有压烧结银膏的烧结裂纹问题如何有效减少？

有压烧结银膏在电子封装、功率模块等领域具有广泛的应用，其高导电性和高热导性使其成为理想的封装材料。然而，在烧结过程中，烧结裂纹的出现常常影响了银膏的性能和可靠性。本文将探讨如何有效减少有压烧结银膏的烧结裂纹问题。

一、烧结裂纹的成因分析

烧结裂纹的产生主要与以下几个因素有关：

1. 溶剂挥发过快：纳米银膏在烧结时升温较快，溶剂会在短时间内大量挥发，导致银膏收缩，从而产生裂纹。
2. 加压时间与温度控制不当：加压过早或过晚，以及烧结温度的快速升高或降低，都可能引起银膜内部应力分布不均，导致裂纹产生。
3. 界面表面能低：如果粘结界面表面能太低，烧结时银膏与基底之间的结合力不够，也容易产生裂纹。

二、减少烧结裂纹的有效措施

针对以上成因，可以采取以下措施来减少烧结裂纹：

1. 优化溶剂挥发过程

   • 预先烘干处理：在印刷之前对纳米银膏进行预先烘干处理，提高银膜中的固含量，减少在升温过程中溶剂的挥发量。
   • 控制烘干条件：在适当的温度下（如50℃）进行烘干，并确保烘干时间足够，使银膜在加压前具有一定的强度。

2. 准确控制加压时间与烧结温度

   • 合理设定加压时间：加压过早会导致生坯被压扁，烧结银膜过薄；加压过晚则可能使纳米银膜在加压前已经开裂。因此，需要反复试验以确定更佳的加压时间。例如，当热压机温度升高至140℃时开始加压，效果通常较好。
   • 阶梯升温与降温：烧结时需逐步阶梯升温到一定的温度，并在烧结结束后逐步降温到室温。这有助于减少银膜内部的热应力，降低裂纹产生的风险。
   • 加压参数调整：加压阶段应严格控制压力和时间的参数。例如，在预压阶段，可以在150℃下加压0.5~1MPa，时间为1~3秒；在本压阶段，可以在220~280℃下加压10~30MPa，时间2~6分钟。

3. 提高界面结合力

   • 清洁粘结界面：确保粘结界面干净无杂质，以提高银膏与基底之间的结合力。
   • 增加界面表面能：如果界面表面能太低，可以通过化学处理等方法增加其表面能，从而提高结合力。

4. 选择合适的粘结剂

   • 粘结剂的选择：合适的粘结剂可以有效地阻止纳米银膏在加热过程中开裂的发生。常用的粘结剂有乙基纤维素（EC）、聚乙烯醇（PVA）等。
   • 粘结剂的添加量：过多的粘结剂可能会影响银膏的导电性和热导性，因此需要严格控制粘结剂的添加量。

三、结论

通过优化溶剂挥发过程、准确控制加压时间与烧结温度、提高界面结合力以及选择合适的粘结剂等措施，可以有效地减少有压烧结银膏的烧结裂纹问题。这些措施不仅提高了银膏的烧结质量，还确保了其在电子封装、功率模块等领域的应用可靠性。未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓宽，有压烧结银膏有望在更多领域展现出其独特的优势和价值。
以上数据仅供参考，具体性能可能因生产工艺和产品规格而有所差异。