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摘要
纳米铜电脉冲烧结是一种高强度、高耐温、低耗能的快速芯片封装技术，具有广阔的应用前景。然而现有研究主要关注于技术的应用优化，对于瞬态烧结过程的物理机制探索较少。为此，文中重点研究了电脉冲作用下纳米铜烧结样品的电阻时变特性，并结合高速摄影、剪切测试、扫描电镜等观测手段，进一步阐释了样品电阻的演变规律。研究结果表明，样品电阻与剪切强度具有良好的对应关系，即电阻越低、剪切强度越大。首次脉冲放电时，样品电阻主要受纳米铜颗粒键合反应的影响，随时间呈先下降后平稳的趋势；后续脉冲放电时，电阻主要受焦耳加热效应的影响，随时间呈上升速度趋缓的变化。电脉冲烧结存在最佳放电次数：当小于最佳次数时，焊层随放电次数的增加变得愈加致密，使其电阻减小而剪切强度增大；当大于最佳次数时，焊层劣化随放电次数的增加而加重，导致电阻增大而剪切强度减小。最后提出了一种样品电阻的计算模型，该模型能准确预测电脉冲作用下电阻的时变特性。
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单位输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室; 重庆大学
