脉冲电流快速烧结纳米铜焊膏连接铜镍基板研究

摘要

利用液相法合成均径为57.5 nm的纳米铜颗粒,并对纳米铜颗粒进行系统的表征,包括有扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)以及热重分析(Thermal gravity analysis,TGA)和差热分析(Differential thermal analysis,DTA),并利用超声手段将纳米铜颗粒均匀分散在水溶液中,从而得到了纳米铜焊膏。采取模板印刷的方法制备镍/纳米铜焊膏/铜的三明治结构,并研究不同脉冲电流烧结工艺下的三明治结构的剪切强度、截面微结构以及断口微结构特征。试验结果表明三明治结构的剪切强度随着电流的增加而增大,在电流为0.8 k A时,剪切强度可达到46.3 MPa,脉冲电流烧结纳米铜焊膏连接铜和镍基板在短时间(小于200 ms)内快速获得了高致密度、性能优良的焊点结构,同时纳米铜颗粒之间以及纳米铜颗粒与微米级的铜基板和镍基板之间实现了牢固的冶金连接。通过分析经脉冲电流烧结后得到的纳米铜焊膏内部的显微组织特征,提出了脉冲电流烧结纳米铜焊膏的烧结机理。