為防止直接覆銅基板、底板和印刷電路板的銅表面或直接覆鋁基板的鋁表面氧化,工業一般會在基板表面采用電鍍或化學鍍的方式鍍銀、鍍金或鍍鎳。燒結銀可以在銀、金和銅表面獲得較高的連接強度。那么低溫燒結銀如何可以獲得更加堅固的連接呢?

1、鎳鍍層

除銀、金和銅表面之外,鎳也是一種在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷電路板表面常見的金屬鍍層。鎳鍍層一般采用電鍍或化學鍍的方法,可作為連接層,連接下面的銅層或鋁層與隨后的鍍銀層或鍍金層;保護層,避免下面的銅層或鋁層氧化或腐蝕;擴散阻礙層,降低各層之間的相互擴散速率,減緩或避免大量金屬間化合物的形成;焊接層,用于后續的釬焊或燒結連接。

2、樹脂和釬料

據報道,樹脂和釬料可以與鍍鎳基板通過化學作用形成較高強度的連接。然而,關于在鍍鎳基板上的燒結銀互連的研究非常少,目前還沒有關于燒結銀-鎳互連接頭較高連接強度的報道。造成連接強度較低的原因,認為:鎳在燒結過程中會發生氧化,鎳的氧化物會阻礙銀與鎳形成金屬鍵連接,進而降低連接強度。鎳與銀在固態下幾乎完全不溶,不能形成固溶體或合金,在低溫燒結時形成連接強度較高的銀-鎳互連接頭比較困難。銀鎳相互擴散速率較慢,所銀-鎳界面連接強度較低。

鎳作為一種在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷電路板表面常見的鍍層,具有良好的耐腐蝕性,與釬料可焊性高,能夠高度磨光,室溫時在空氣中難氧化,常溫下在潮濕空氣中表面形成致密的氧化膜鈍化層,能阻止本體金屬繼續氧化。如果可以實現燒結銀與鎳的高強度互連,可以無需額外的鍍金或鍍銀,大大降低工藝成本,這對低溫燒結銀技術具有非常重要的理論和應用價值。