湖南高可靠善仁纳米烧结银

一 纳米银颗粒低温烧结机理
纳米银烧结是将纳米银颗粒在低于其块体熔点的温度下连接形成块体金属烧结体的现象。一般在室温下，纳米银颗粒可以保持较好的分散性，这是因为其表面均匀地包覆着有机包覆层。常见的有机包覆层有：柠檬酸根、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等。

随着环境温度的升高，有机包覆层开始逐渐挥发或分解。由于具有的表面能，失去表面包覆层的纳米银颗粒无法继续保持稳定，与周围颗粒之间形成烧结颈，进而形成具有块体银性质的烧结体。纳米银颗粒的烧结主要通过各种不同类型的扩散来实现。

然而，现阶段用作热界面材料的纳米银膏通常由单一尺寸的纳米银颗粒和有机物混合而成，其烧结体存在孔隙率高、晶粒尺寸小等问题，导致其烧结体热导率相较于理论热导率还有广阔的提升空间。

复合纳米银膏烧结互连结构可靠性研究
现阶段对于纳米银膏烧结体在较高温度区间的热膨胀行为还鲜有研究，对于纳米银在其烧结温度的环境中长期服役的可靠性研究尚不充分。在已有的研究中，纳米银膏的服役可靠性往往是在低于或接近于其烧结温度的条件下测试的，而第三代半导体器件的服役温度往往纳米银膏的烧结温度。

一是复合纳米银烧结体与其它单一尺寸纳米银烧结体相比，其孔隙率始终保持低（在室温至270℃的烧结温度范围内孔隙率基本保持在13.5%左右）；二是复合纳米烧结银烧结体晶粒尺寸在烧结温度130℃后，始终大于其它单一尺寸纳米银膏（烧结温度为270℃的复合纳米银膏烧结体的平均晶粒尺寸为56.8nm）；三是复合纳米银膏烧结体中存在大量的共格孪晶，孪晶界有利于提高烧结体导热性能。

2有机酸根和纳米银颗粒表面连接模型是有机酸根的一个羧基和羟基分别通过离子键和氢键与纳米银颗粒表面键合。在烧结过程中，纳米银颗粒表面的有机酸根在150℃左右开始分解，在180-230℃范围内大量分解为丙酮二羧酸或乙酰乙酸，在270℃时基本分解完全。并且，复合烧结银中的50nm银颗粒通过奥斯瓦尔德熟化效应逐渐长大，10nm银颗粒通过融合形成放射状晶粒。放射状晶粒在混合区（非晶银相和有机物的混合相）结晶过程中会受力发生旋转并产生孪晶组织。