银纳米颗粒的制备及其连接性能的研究

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1、硕士学位论文银纳米颗粒的制备及其连接性能的研究PREPARATIONOFSILVERNANOPARTICLEANDITSINTERCONNECTIONPERFORMANCE梁翠哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：TG425学校代码：10213国际图书分类号：620.3密级：公开工学硕士学位论文银纳米颗粒的制备及其连接性能的研究硕士研究生：梁翠导师：刘向力副教授申请学位：工学硕士学科、专业：材料学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG425U.D.C:620.3Dissertationf

2、ortheMasterDegreeofEngineeringPREPARATIONOFSILVERNANOPARTICLEANDITSINTERCONNECTIONPERFORMANCELiangCuiCandidate:AssociateProf.LiuXiangliSupervisor:MasterofEngineeringAcademicDegreeAppliedfor:MaterialsScienceSpecialty:Affiliation:ShenzhenGraduateSchoolJune,2011DateofDefence:Degree-Confe

3、rring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着大功率电子元器件的发展，电子行业对热界面材料的要求越来越高。传统的钎料以及导电胶由于自身的限制已经无法满足大功率元器件封装的需求。银纳米颗粒由于其特有的纳米尺度而具有较高的表面活性能，能显著降低烧结温度，因而可以在较低温度下进行连接。银在所有物质中具有最高的电导率，同时其热导率也居于所有金属之首，更适用于大功率器件的封装。本文的研究内容是选用合理的反应体系制备银纳米颗粒，并对制取的银纳米颗粒的连接性能进行分析讨论。银纳米颗粒的制备采用的是

4、液相还原法，分别采用有机溶液体系和水溶液体系来制备银纳米颗粒，得到了形貌与粒径不同的两种银颗粒，综合比较，利用硫酸亚铁和柠檬酸钠水溶液制取的银纳米颗粒分布在20~50nm之间，均为球状颗粒，通过X射线衍射图谱证明制备的是纯相单质银，更为适合使用要求。银纳米颗粒连接铜基板主要依靠的是银纳米颗粒与基铜板表面银镀层之间的扩散，利用银纳米颗粒的沉淀连接的铜基板在150℃、200℃烧结后的剪切强度分别可达16.12MPa、24.26MPa。通过EDS能谱分析发现剪切断裂没有发生在固定的横截面上，而是断裂在连接强度最弱的位置，这证明银纳米颗粒在低温下的烧结银层具有较高的连接强

5、度。对烧结银层横截面与不同深度界面的观测，发现内部并无明显的气孔等缺陷，界面连接状况良好，烧结银层的中间位置质量高于边缘位置。银纳米颗粒150℃烧结成的银块的热导率为37.83W/(m.K)，200℃时为31.49W/(m.K)，高于常用导电胶的热导率，但是仍有待进一步的提高。实验结果表明，银纳米颗粒烧结银层相对于导电胶具有较高的热导率与连接强度，相对于传统导电银浆，大大的降低了烧结温度，具有一定的应用前景。关键词：热界面材料；银纳米颗粒；低温烧结；剪切强度；热导率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofhigh

6、-powerelectroniccomponents,thermalinterfacematerialsplayanimportantroleintheelectronicindustry.Duetothelimitsofsolderandconductiveadhensive,theycan’tmeettheneedofhigh-powerelectroniccomponents.Silvernanoparticlescanbesinteredatlowtemperatureduetoitsnano-scalewhichcanprovidehighsurface

7、activityandlowerthesinteringtemperature.Theconductivityofsilverishigherthananyothermaterialswhilethethermalconductivityisbestinmetal.Thecontentofthisthesisarethepreparationofsilvernanoparticlesandstudyofitsinterconnection.Silvernanoparticlesarepreparedbyreductionmethodinliquidphase.Th

8、erear