图8 银纳米粒子烧结层/Cu界面附近的TEM图像

3 焊接参数对断面强度的影响

图9显示了焊接温度、焊接时间、加压等焊接参数对银纳米粒子铜触点断面强度的影响。从图可得，焊接温度和加压是影响断面强度的关键参数。在焊接温度方面，强度随着加压增大而上升，但在焊接温度高的情况下，加压的影响会变小。另外就焊接温度而言，加压低的情况下，焊接温度对强度影响大，而加压增高时则焊接温度的影响变小。所以，在260℃左右的温度下加大压力，而尽可能在低加压场合提高连接温度，这样做才最有效。

4 应对高温无铅焊接的可能性

银纳米粒子连接法的一个最佳应用，就是在电子领域的高温无铅焊接中。为实现安装用焊料的无铅化，人们一直在积极开发新的替代品。原来使用的Sn-Pb共晶焊料（属低中温焊料）将由Sn-Zn系代替。但对于封装内焊接所使用的富铅焊料（Pb≥85%的Sn-Pb焊料），目前还没有合适的替代品。

图9 银纳米粒子铜触点的连接强度受焊接参数的影响

在现行富铅高温焊料液相温度（300℃、315℃）以下的温度范围内（260℃～300℃），银纳米粒子焊接工艺可以使用。图10是连接条件与强度的关系。图中虚线是富铅焊料Pb-5Sn、 Pb-10Sn与Cu圆板型接头的断面强度（分别为18Mpa,30MPa）,实线则代表银纳米粒子连接的断面强度。由图可知，银纳米粒子不仅有与Pb-5Sn相匹敌的强度，而且可以在低温、低压等较宽的连接条件下使用。其次，无论是升温还是增压，银纳米粒子连接的断面强度都是其他两者无可比拟的。而且，该连接的连接处有高熔点，所以在随后的2次焊接等热工艺中不会熔化。另外，就芯片键合部所要求的电气传导度和热传导性而言，由于连接处是由金属银形成的，所以一定比现行高温焊料的特性还要好。

图10 银纳米粒子的铜触点的连接强度与连接条件的关系

结论

作为纳米粒子工业的新开发，银纳米粒子连接工艺有更大的应用范围。但是，还必须做详细的连接机理以及与Cu以外各金属连接性的基础研究。另外，在电子安装的实用化方面，还必须用实际的水准来检验连接处的电气特性与耐环境可靠性。