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FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

更新時(shí)間:2025-09-01     閱讀次數(shù):406



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


FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料


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:

600 rpm



時(shí)間:

10 h






將罐內(nèi)樣品以500目過篩后,再制備成黏著膠。




SEM/TEM 結(jié)果

PART

01

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料
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(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

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料



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)


推測此結(jié)構(gòu)來自于行星式球磨機(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

02

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  • 經(jīng)過研磨之后的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,故在研磨過程會(huì)產(chǎn)生冷焊效應(yīng),造成明顯的團(tuán)聚,可通過添加適當(dāng)?shù)挠仓醽碛行У匾种啤?/p>



剪切力測試 結(jié)果

PART

03

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料


所有測試均在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。



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,雖然沒有產(chǎn)生Cu2O的問題,但無法避免孔洞隨著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 德國飛馳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)上擁有優(yōu)秀的潛力。






行星式球磨機(jī)

PULVERISETTE 7 加強(qiáng)型

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料



可充惰性氣體

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

提供安全可靠的球磨環(huán)境

GTM 實(shí)時(shí)監(jiān)控

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

實(shí)現(xiàn)空氣壓力與溫度監(jiān)測,樣品狀態(tài)盡在掌控

簡易定位,安全鎖緊

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

簡化實(shí)驗(yàn)操作,使人員與設(shè)備獲得最佳保護(hù)

RFID 智能檢測

FRITSCH球磨-制備新型銀銦合金膠材料

準(zhǔn)確檢測研磨罐信息,預(yù)防不合理設(shè)置

























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