AI、5G/6G通信、電力電子（SiC/GaN）等行業(yè)的快速發(fā)展，所須高性能芯片對(duì)封裝材料的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和可靠性要求越來(lái)越高，也給半導(dǎo)體封裝傳遞出前所未有的壓力。銀的導(dǎo)電性（體電阻率僅1.59×10?? Ω·cm）和導(dǎo)熱性（熱導(dǎo)率高達(dá)429 W/m·K），而且燒結(jié)后能形成高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的連接層，這些優(yōu)異特性使其在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域具體如芯片貼片、垂直互連等應(yīng)用中大放異彩。

然而，不同粒徑體系在燒結(jié)過(guò)程中存在各自的瓶頸——

納米銀因高表面能易團(tuán)聚并抑制致密化：團(tuán)聚體行程燒結(jié)核心，堆積不均會(huì)形成孔隙，燒結(jié)時(shí)過(guò)快的表面擴(kuò)散也會(huì)形成封閉氣孔；

微米銀在高溫下易發(fā)生過(guò)度擴(kuò)散，導(dǎo)致晶粒粗化與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)弱化；大晶粒會(huì)吞噬小晶粒，導(dǎo)致晶界總數(shù)減少，而燒結(jié)頸部的連接面積相對(duì)變小，就會(huì)增加電阻，導(dǎo)致導(dǎo)電/導(dǎo)熱性能下降。

微納混合粉末則可能因跨尺度擴(kuò)散與界面失配而誘發(fā)復(fù)雜缺陷與裂紋擴(kuò)展：燒結(jié)階段，微納米粉末不均勻的收縮會(huì)在兩相界面處產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，極易導(dǎo)致界面處產(chǎn)生微裂紋，在冷卻階段，這種差異會(huì)引發(fā)殘余熱應(yīng)力，使之前產(chǎn)生的裂紋繼續(xù)可擴(kuò)展，甚至導(dǎo)致連接失效。

針對(duì)上述問(wèn)題，中南大學(xué)粉末冶金研究院科研團(tuán)隊(duì)提出一種自填充分級(jí)結(jié)構(gòu)銀粒子的設(shè)計(jì)策略，系統(tǒng)研究化學(xué)還原參數(shù)對(duì)自組裝單元形貌、粒徑及亞微米骨架尺寸的調(diào)控規(guī)律；解析燒結(jié)助劑對(duì)分級(jí)結(jié)構(gòu)銀納米粒子分散性及燒結(jié)團(tuán)聚行為的作用機(jī)理；揭示多尺度協(xié)同機(jī)制在晶粒生長(zhǎng)速率、燒結(jié)致密度及孔隙率控制中的影響規(guī)律，并闡明性能協(xié)同優(yōu)化機(jī)理。并且據(jù)此進(jìn)一步制備出低溫?zé)Y(jié)條件下仍可保持較低電阻率的導(dǎo)電銀漿。

9月25-26日，于蘇州舉辦的“2025全國(guó)納米金屬粉體/漿料制備與應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展論壇”，唐思危副教授將作題為“納米/亞微米分級(jí)結(jié)構(gòu)銀粉的化學(xué)還原生長(zhǎng)與燒結(jié)性能”的報(bào)告，有理論有實(shí)踐，有數(shù)據(jù)有產(chǎn)品，為銀的半導(dǎo)體封裝應(yīng)用解決方案提供好思路好辦法。

報(bào)告人簡(jiǎn)介

唐思危：中南大學(xué)粉末冶金研究院副教授/博士生導(dǎo)師，2014年于美國(guó)田納西大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院獲得博士學(xué)位。2012年至2014年，在美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室納米材料科學(xué)中心進(jìn)行研究。2015年加入中南大學(xué)粉末冶金研究院。在Nature Communications，Physical Review Letters，Nano Letters，Chemical Engineering Journal，Nano Research等國(guó)際知名期刊上發(fā)表論文50余篇。承擔(dān)、參與國(guó)家級(jí)、省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng)。主要研究興趣為微納電子封裝材料、半導(dǎo)體單晶材料、新型一維納米線的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

粉體圈整理