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 一、技術(shù)原理

納米銀燒結(jié)技術(shù)是一種利用納米銀顆粒的尺寸效應(yīng)，在低溫下通過施加溫度、壓力和時間三個驅(qū)動力，使銀顆粒形成致密的燒結(jié)體。這種燒結(jié)體具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和機械強度，能夠在高溫下保持穩(wěn)定工作。與傳統(tǒng)的焊料合金相比，納米銀燒結(jié)技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1. 低溫?zé)Y(jié)高溫使用：納米銀燒結(jié)可以在較低的溫度下進行，但燒結(jié)后的連接層可以在高溫下保持穩(wěn)定工作。

2. 高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性：納米銀燒結(jié)層的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)焊料，能夠顯著降低芯片與基板之間的熱阻和電阻。

3. 良好的機械強度：納米銀燒結(jié)層具有較高的機械強度，能夠承受大電流、高電壓帶來的大功率應(yīng)用需求。

4. 優(yōu)異的可靠性：納米銀燒結(jié)連接層能夠在溫度和應(yīng)力循環(huán)過程中保持固相連接層的強度，具有較長的使用壽命。

 二、應(yīng)用領(lǐng)域

 （一）電子領(lǐng)域

1. 導(dǎo)電電極：納米燒結(jié)銀因其良好的導(dǎo)電性，被廣泛應(yīng)用于制備各種導(dǎo)電電極，如集成電路中的導(dǎo)線、觸摸屏中的導(dǎo)電層等。

2. 透明導(dǎo)電膜：在觸摸屏、太陽能電池等領(lǐng)域，納米燒結(jié)銀可用于制備透明導(dǎo)電膜，既保證了良好的導(dǎo)電性，又保持了高透明度。

3. 電子線路：在微電子封裝和互連技術(shù)中，納米燒結(jié)銀可用于制作精細(xì)的電子線路，提高電子產(chǎn)品的集成度和性能。

 （二）光電子領(lǐng)域

1. 納米光學(xué)器件：納米燒結(jié)銀的優(yōu)異光電性能使其成為制備納米光學(xué)器件的理想材料，如光柵、濾波器、反射鏡等。

2. 光學(xué)傳感器：在光學(xué)傳感領(lǐng)域，納米燒結(jié)銀可用于制備高靈敏度的光學(xué)傳感器，用于檢測光強度、波長等參數(shù)。

 （三）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

納米燒結(jié)銀因其優(yōu)異的導(dǎo)電性和生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，如生物傳感器、醫(yī)療植入物等。

 三、研究進展

 （一）銀顆粒尺寸與形狀對互連質(zhì)量的影響

1. 銀顆粒尺寸：納米尺寸的銀顆粒燒結(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)更低溫度條件下的大面積鍵合。將納米銀顆粒和微米銀或亞微米銀顆粒混合的復(fù)合焊膏具有明顯的工藝優(yōu)勢和優(yōu)異的性能。

2. 銀顆粒形狀：球形銀相比片狀銀具有更好的燒結(jié)質(zhì)量和可靠性。球形銀燒結(jié)接頭連接牢固，組織致密，經(jīng)過多次熱沖擊后仍能保持較高的剪切強度。

 （二）復(fù)合顆粒對互連質(zhì)量的影響

在納米銀焊膏內(nèi)添加其他顆?？梢愿纳茻Y(jié)接頭的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。例如，使用Ag包覆SiC顆粒部分替代納米銀顆粒，可以顯著提高熱導(dǎo)率。此外，添加In可以顯著降低接頭孔隙率，提高燒結(jié)接頭和基板之間的潤濕性。

 （三）燒結(jié)氣氛對連接質(zhì)量的影響

燒結(jié)氣氛中一定含量的氧可以激活焊膏中有機物的降解，促進銀顆粒之間的連接和縮頸，從而有利于剪切強度的提高。但燒結(jié)氣氛中的氧含量過高時，Cu基板表面易生成氧化物。甲酸氣氛可以用于減少銅表面的氧化物，從而提高燒結(jié)接頭的剪切強度。

 （四）金屬化層對互連質(zhì)量的影響

Ag金屬化接頭具有最好的高溫可靠性。Ag鍍層在燒結(jié)過程中更容易與銀焊膏結(jié)合，能夠獲得較大的剪切強度，并在熱時效過程中發(fā)生多次再燒結(jié)，燒結(jié)界面連接率變化不大。

 四、未來展望

納米銀燒結(jié)技術(shù)作為一種先進的封裝技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。未來的研究方向包括：

1. 改善接頭性能：通過更換基板焊料層組配降低熱應(yīng)力，摻雜其他顆粒改善燒結(jié)接頭孔隙率大、潤濕性差和高溫可靠性差等問題。

2. 優(yōu)化工藝參數(shù)：研發(fā)短時間低溫?zé)o壓燒結(jié)工藝，以適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的需求。

3. 提高抗電遷移性能：針對接頭抗電遷移性能的研究較少，需要進一步探索。

4. 改善金屬化層表面銀燒結(jié)質(zhì)量：部分金屬化層表面銀燒結(jié)存在連接強度較低和高溫可靠性較差的問題，需要進一步改善。

通過不斷優(yōu)化工藝和性能測試，納米銀燒結(jié)技術(shù)將為SiC功率器件在高壓、高頻、高溫等惡劣環(huán)境下的應(yīng)用提供有力支持。