[发明专利]一种烧结纳米银受压试件制备装置

说明书

本发明涉及一种烧结纳米银受压试件制备装置，包括底座、盖板、固定卡条和移动卡条；底座内部为空腔体，并与盖板固连；固定卡条和移动卡条位于底座空腔体内，两者相互接触并形成一个封闭空间；移动卡条两端通过调节螺栓调节移动卡条和固定卡条之间的距离，使得密闭空间大小变化；盖板上设有浇注口；将纳米银浆由浇注口灌入至密闭空间内，待加热冷却后打开盖板，取出试件。本装置可通过沿试件高度方向移动卡槽大小，可以适用于较广尺寸范围的试件试验，从而在试验中可达到减少试验模具从而达到降低试验人员的时间成本和物资成本的效果。

技术领域

本发明属于下一代电子封装材料烧结纳米银纯材料压缩试验试件制备辅助装置，特别涉及一种烧结纳米银受压试件制备装置。

背景技术

由于含铅焊料会导致环境污染，逐渐被淘汰。目前广泛应用的无铅焊料在高温和高电流工作环境下存在层间断裂、焦耳热熔融等诸多缺点，限制了其在下一代航天器件中的应用。同时由于高能宽禁带半导体如SiC、GaN电子元器件有逐步取代传统的硅基器件的趋势。其中SiC半导体由于能在无冷却系统条件下甚至超250℃条件服役而成为最具代表性的宽禁带半导体材料。如此高的服役温度对封装中的连接材料是极大的考验。然而，烧结纳米银焊点具有良好的机械性能、可焊性、导电及导热性能，可满足大功率半导体器件的高温、高密度封装要求。

烧结纳米银以其优异的导电导热性和高温服役性能正引起行业内越来越多的关注，作为芯片互连材料，在封装结构受热不均匀时，烧结纳米银层会因局部受压而产生破坏。因此，研究烧结纳米银材料承压力学性能对于电子封装中结构破坏分析具有重要意义。烧结纳米银在未烧结成型前以纳米银浆的形式存在，且大量的研究和实际工况表明，烧结纳米银封装器件可以运行在高电流密度、极端温度和高频振动等环境中，可以更好地满足航空航天飞行器用微电子器件的要求，故此烧结纳米银作为一种新型绿色焊料有望取代传统焊料成为新一代电子封装材料。

然而，目前国内外学者对烧结纳米银的大量研究主要集中在烧结工艺以及剪切破坏分析上，主要目的是开发低成本易焊接的纳米银焊膏，尤其是降低纳米银的烧结温度和烧结预压力。

但对于烧结纳米银焊点由于不同温度、不同压力导致节点的损伤力学性能研究目前还不充分。焊接节点在基本受力状态的研究是电子封装技术中的一项重要研究指标。现阶段纳米银试件制造方法比较陈旧，各个实验室在制造不同尺寸纳米银试件时需要重新制造模具，从而导致模具不可重复利用，造成了模具的浪费和实验人员时间的浪费。因此，如何快速且精准地制备烧结纳米银承压试验试件对纳米银受压试验研究及对其推广应用显得尤为必要。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了克服现有技术存在的缺陷，为研究新一代电子封装材料承压破坏，制备符合规格的烧结纳米银材料试件并综合考虑试验人员安全时间以及物资成本，本发明提出一种烧结纳米银受压试件制备装置，且该装置也可用于其他焊接材料(如无铅焊料等)承压试验的试件制备。本发明设计一种烧结纳米银受压试件制备装置。

本发明的技术方案是：一种烧结纳米银受压试件制备装置，包括底座、盖板、固定卡条和移动卡条；所述底座内部为空腔体，并与盖板固连；固定卡条和移动卡条位于底座空腔体内，两者相互接触并形成一个封闭空间；移动卡条两端通过调节螺栓调节移动卡条和固定卡条之间的距离，使得密闭空间大小变化；盖板上设有浇注口；将纳米银浆由浇注口灌入至密闭空间内，待加热冷却后打开盖板，取出试件。

本发明的进一步技术方案是：所述底座为一端开口的方形体，开口端和盖板固定连接定义底座四个侧边分别为第一侧边、第二侧边、第三侧边和第四侧边，其中第一侧边平面和第三侧边平面相互平行，第二侧边平面和第四侧边平面相互平行。

本发明的进一步技术方案是：所述固定卡条为L型，定义两条边分别为A边和B边，其中B边靠近第一侧边且二者相互平行。

本发明的进一步技术方案是：所述移动卡条为L型，定义两条边分别为C边和D边，C边靠近第三侧边且二者相互平行。