Магистерский диплом (ВКР) на тему Разработка способа изготовления электропроводящего клея на основе металлических наночастиц

Содержание:

ВВЕДЕННИЕ. 8

Глава 1 Анализ исследований по
методам и технологиям   приготовления
проводящего клея.. 9

1.1 Электропроводящие
клеи в микроэлектронике- общие представления  9

1.2 Анализ
требований к наполнителям проводящего клея. Фактор упаковки наночастиц серебра. 17

1.3 Наночастицы серебра – методы получения и свойства. 29

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1. 34

Глава 2  Исследование зависимости электропроводности
проводящего клея от ряда факторов (вида наполнителя, формы частиц наполнителя и
др.) 35

2.1 Контактные
взаимодействия наполнителей в проводящем клее  35

2.2 Экспериментальные
исследования проводимости клеевых систем с наполнителями. 43

Выводы по главе 2. 59

Глава 3 Перспективные методы приготовления клея с
наночастицами серебра с научных и технологических позиций   60

3.1 Научно-технологические предпосылки приготовления
проводящего клея с наночастицами серебра. 60

3.2 Разработка аппаратурных решений и методов
приготовления наночастиц серебра для усовершенствованных клеевых композиций. 81

Выводы по главе 3. 88

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 89

Список использованных источников.. 90

Введение:

В современной микроэлектронике вопросам надежности отводится
значимая роль [1], и при этом проводящие клеевые соединения решают важные
задачи обеспечения надежности.

Помимо вопросов обеспечения надежности, клеевые композиции
призваны решать многие задачи, связанные с современными технологиями монтажа
микросхем, проблемы возрастающей плотности размещения элементов на печатной
плате, обеспечения заданного теплового режима и др.

Цель работы- разработка способа изготовления
электропроводящего клея на основе металлических наночастиц.

Задачи работы:

— анализ исследований по методам и технологиям
приготовления проводящего клея;

— исследование зависимости электропроводности проводящего
клея от ряда факторов (вида наполнителя, формы частиц наполнителя и др.);

— перспективные методы приготовления клея с
наночастицами серебра с научных и технологических позиций.

Заключение:

В работе решали вопросы изучения и усовершенствования
современных технологий и перспективных методов приготовления клея с
наночастицами серебра.

Основные выводы по работе сводятся к положениям:

1. Разработаны аппаратурные решения и методы приготовления
наночастиц серебра для усовершенствованных клеевых композиций.

2. Показано, что с точки зрения решения технологических
задач электропроводящего клея использование наночастиц, созданных по  методу лазерной абляции в жидкости, обеспечивает  существенные технологические преимущества
-исключение трудоемкой операции выделения наночастиц, а также упрощается
операция равномерного перемешивания наночастиц в вязкой основе.

3. Дисперсное
серебро как наполнитель характеризуется совокупностью свойств- химической
стойкостью, высоким коэффициентом теплопроводности и низким удельным
сопротивлением, физико-химической совместимостью с полимерной матрицей и др.,
что делает серебро наиболее распространенным наполнителем. 4. До настоящего времени не
выработано достаточно убедительных теоретических представлений и
экспериментальных подтверждений о существовании определенного размера частиц
наполнителя, которые могли бы обеспечить наравне с технологическими факторами
приготовления наилучшие свойства клеевой композиции.

5. При моделировании и расчете клеевых систем с
наполнителями используются методы теории перколяции с привлечением
экспериментальных данных.

Фрагмент текста работы:

Глава
1 Анализ исследований по методам и технологиям  
приготовления проводящего клея 1.1
Электропроводящие клеи в микроэлектронике- общие представления В современной микроэлектронике
вопросам надежности отводится значимая роль [1], и при этом проводящие клеевые
соединения решают важные задачи обеспечения надежности.

В обзорной работе [2] обобщены
исследования и разработки по токопроводящим клеям.

С горизонтом 27 лет выполнен ретроспективный анализ научно-технических
и патентных источников по ведущим странам мира: России, Китай, США, Японии,
Великобритании Германии и Франции.

Показано, что токопроводящие клеи характеризуются высокой
степенью наполнения, которая в некоторых случаях может составлять   85 масс. %. Самый употребимый наполнитель-   мелкодисперсное
серебро, которое в клеевой композиции в 2–3 раза превышает массу полимера.

В этих композициях параметр удельного объемного сопротивления
  систем достигает 10-5–10-6
Ом·м.

Отмечено, что перспективен наполнитель из   свежеприготовленного
порошка серебра, приготовленного из азотнокислого серебра. Серебряные порошки
из азотнокислого серебра обеспечивают более высокую электропроводность. Размер
частиц таких порошков не превышает 0,1–0,3 мкм.

Для увеличения электропроводности клеев с готовым серебряным
наполнителем используется вакуумная термообработка порошка. Режим обработки-
выдержка 5 ч при 350°С.

В случае использования мелкодисперсного серебра с плоскими
частицами электропроводность меньше, чем при наполнении сферическими частицами.

В качестве примере технического решения можно привести токопроводящий клей   с
объемным сопротивлением (4–10)10-6 Ом∙м и сдвиговой прочностью
  5,6–9,6 МПа.  Наполнитель- чешуйчатые частицы серебра ЧПС-3   с
массовой долей 73 до 90%.   Полимерная матрица-   смесь
эпоксидно-диановой смолы с диглицидиловым эфиром 1,4-бутандиола, отвердитель
аминного типа или смесь отвердителя аминного типа с другими компонентами.  Так же в составе композиции использован   органический растворитель-моноэтиловый эфир
этиленгликоля, диацетоновый спирт и циклогексанон. Композицию отверждают при
температуре 20–25°С в течение от 2 до 5 сут [3]. При изготовлении некоторых токопроводящих клеев используют
полированные порошки серебра.

В случае,
когда токопроводящий клей в процессе работы испытывает воздействие кислот в качестве
наполнителя может быть применено золото. Электропроводность   таких
клеев несколько выше, чем с наполнителем из серебра. Однако высокая стоимость золота
позволяет использовать
его   только в исключительных случаях.

Медь в
качестве наполнителя   токопроводящего клея привлекательна с тех
позиций, что клей с наполнителем из меди не уступает клею наполненным серебром.
Однако, медь легко окисляется, и поэтому поверхность частиц меди должна быть заранее обработана добавками, не
допускающими прямое соприкосновение   поверхности частиц меди с воздухом. Оптимальное
содержание наполнителя составляет 80 масс. % 
на связующее. Токопроводящие клеи с наполнителем из частиц меди и   эпоксидной
основой имеют удельное объемное электрическое сопротивление 10-5-8·10-6
Ом·м.