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随着电子封装系统的功率密度日益增大,散热成为影响封装系统可靠性和使用寿命的重要因素。纳米银浆由于可实现低温烧结形成可高温服役的互连接头且该接头具有优异的导热性能而受到广泛的研究。但是,纳米银浆的应用仍然被其过长的烧结时间(20-30min)、较高的烧结温度(250℃)以及烧结压力的施加所限制。在烧结机理研究方面,对于作为纳米银浆中重要组成部分的有机包覆层的行为与纳米银颗粒的烧结过程往往独立起来进行单独的讨论与分析,这与实际情况不符。
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以制备的片状银粉为基础,研究了片状银粉、球形银粉、低熔点无铅玻璃和松油醇等有机溶剂对中温厚膜无铅银导电浆料性能的影响。考察了Na-Ca系玻璃粉对加热线银浆综合性能的影响;考察片状银粉和银粉级配与含量对银浆性能的影响;考察松油醇-乙基纤维素体系有机载体挥发情况对银浆性能的影响。以球形银粉为原料,利用高能球磨法制备了片状银粉,研究了银粉在高能球磨过程中,片状银粉粒径和形貌随球磨工艺的变化情况。固定银粉含量,将球形银粉与玻璃粉混合,调节有机载体含量,并制备粘度合适的有机载体,混合研磨后制取无铅导电浆料。
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银微粒的大小与银浆的导电性能有关。在相同的体积下,微粒大,微粒间的接触几率偏低,并留有较大的空间,被非导体的树脂所占据,从而对导体微粒形成阻隔,导电性能下降。反之,细小微粒的接触几率提高,导电性能得到改善。微粒的大小对导电性的影响,从上述情况来看,只是一种相对的关系。由于受加工条件和丝网印刷方式的影响,既要满足微粒顺利通过丝网的网孔,又要符合银微粒加工的条件,一般粒度能控制在3~5μm 已是很好,这样的粒度仅相当于250目普通丝网网径的1/10~1/5,能使导电微粒顺利通过网孔,密集地沉积在承印物上,构成饱满的导电图形。
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金属银的微粒是导电银浆的主要成份, 薄膜开关的导电特性主要是靠它来体现。金属银在浆料中的含量直接与导电性能有关。从某种意义上讲,银的含量高,对提高它的导电性是有益的,但当它的含量超过临界体积浓度时,其导电性并不能提高。一般含银量在80~90%(重量比)时,导电量已达最高值,当含量继续增加,电性不再提高,电阻值呈上升趋势;当含量低于60%时,电阻的变化不稳定。在具体应用中,银浆中银微粒含量既要考虑到稳定的阻值,还要受固化特性、粘接强度、经济性等因素制约,如银微粒含量过高,被连结树脂所裹覆的几率低,固化成膜后银导体的粘接力下降,有银粒脱落的危险。故此,银浆中的银的含量一般在60~70% 是适宜的。
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