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FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

德國(guó)飛馳 2025-09-01 | 閱讀：121

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銀銦合金

燒結(jié)銀膠在半導(dǎo)體中使用廣泛，其應(yīng)用主要集中于高功率、高溫、高可靠性場(chǎng)景，如光電子器件封裝、航空航天、汽車電子等領(lǐng)域。

但是，在高溫的嚴(yán)苛環(huán)境下，燒結(jié)銀膠仍有著嚴(yán)重的孔洞以及氧化問(wèn)題，最終導(dǎo)致接點(diǎn)劣化。

現(xiàn)在，利用行星式球磨機(jī)所提供的機(jī)械合金技術(shù)，制備出新型的銀銦合金(Ag-In alloy)膠。

銀銦合金具有更優(yōu)的熔融態(tài)流動(dòng)性，可填充微小間隙，減少界面空洞；且由于銦的加入，可抑制銀的硫化/氧化，在高溫高濕環(huán)境中具備更強(qiáng)的抗腐蝕性。

Ag-In合金制備方法

設(shè)備：	行星式球磨機(jī) PULVERISETTE 7 加強(qiáng)型
研磨材質(zhì)：	氧化鋯
樣品：	A：銀粉 B：銀粉+20%銦粉
球料比：	7.5：1
轉(zhuǎn)速：	600rpm
時(shí)間：	10h

將罐內(nèi)樣品以500目過(guò)篩后，再制備成黏著膠。

SEM/TEM 結(jié)果

PART

（a）處理前 Ag 粉（c）處理后 Ag 樣品

（b）處理前 In 粉（d）處理后 Ag-In 樣品

由SEM與TEM的結(jié)果得知，研磨后得到的合金具有納米晶(nanocrystalline) 結(jié)構(gòu)。

推測(cè)此結(jié)構(gòu)來(lái)自于行星式球磨機(jī)持續(xù)提供給Ag與In粉末的高能量，造成大量的晶粒邊界累積而成。

粒徑分布結(jié)果

PART

經(jīng)過(guò)研磨之后的Ag-In與Ag，粒徑明顯均得到明顯細(xì)化。
以主要的粒徑成分來(lái)看，分別從28μm細(xì)化至13μm以及約6μm。
由于Ag粉/In粉本身具有延展性，故在研磨過(guò)程會(huì)產(chǎn)生冷焊效應(yīng)，造成明顯的團(tuán)聚，可通過(guò)添加適當(dāng)?shù)挠仓醽?lái)有效地抑制。

剪切力測(cè)試結(jié)果

PART

所有測(cè)試均在300℃的高溫下進(jìn)行，上圖為在高溫存儲(chǔ)時(shí)間50h、100h、1000h與2000h四個(gè)階段的材料剪切力變化趨勢(shì)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

? 純銀膠因?yàn)榭锥葱∮阢~金屬所需的擴(kuò)散路徑，雖然沒(méi)有產(chǎn)生Cu2O的問(wèn)題，但無(wú)法避免孔洞隨著HTS時(shí)間增加而擴(kuò)大的現(xiàn)象，因此在機(jī)械性質(zhì)上不穩(wěn)定，高溫穩(wěn)定度也不算太好。

? 20MPa條件下的Ag-In膠由于較高的鍵合壓力，改善了銅擴(kuò)散的問(wèn)題，并且In本身可抑制孔洞擴(kuò)大的現(xiàn)象，在元件特性上有明顯提。

? 通過(guò) 德國(guó)飛馳FRITSCH的高能行星式球磨機(jī)，創(chuàng)造了一種嶄新的機(jī)械合金方法，利用此方法得到的組件，在界面空洞控制、機(jī)械柔性與抗熱疲勞、長(zhǎng)期化學(xué)穩(wěn)定性等方面，具有更強(qiáng)的性能，在半導(dǎo)體相關(guān)材料的研發(fā)上擁有極高的潛力。

行星式球磨機(jī)

PULVERISETTE 7 加強(qiáng)型