随着环境温度的升高,有机包覆层开始逐渐挥发或分解。由于具有的表面能,失去表面包覆层的纳米银颗粒无法继续保持稳定,与周围颗粒之间形成烧结颈,进而形成具有块体银性质的烧结体。纳米银颗粒的烧结主要通过各种不同类型的扩散来实现。
烧结的驱动力均为纳米银化学势能或表面能的降低,主要是质量通过从高能量区域迁移到低能量区域来实现的。表面、界面以及晶界的表面能大小依赖于纳米银颗粒的曲率。通过降低它们的曲率来消除或减少界面,纳米银的整体能量得以降低。
善仁新材研究表明:由于单一尺寸纳米银膏的烧结体孔隙率高、晶粒尺寸小,当服役温度其烧结温度时纳米银烧结体有可能会发生继续烧结,从而引起烧结体收缩,使得界面间的热机械应力骤然增大,进而导致器件失效。
2有机酸根和纳米银颗粒表面连接模型是有机酸根的一个羧基和羟基分别通过离子键和氢键与纳米银颗粒表面键合。在烧结过程中,纳米银颗粒表面的有机酸根在150℃左右开始分解,在180-230℃范围内大量分解为丙酮二羧酸或乙酰乙酸,在270℃时基本分解完全。并且,复合烧结银中的50nm银颗粒通过奥斯瓦尔德熟化效应逐渐长大,10nm银颗粒通过融合形成放射状晶粒。放射状晶粒在混合区(非晶银相和有机物的混合相)结晶过程中会受力发生旋转并产生孪晶组织。
在150-270℃烧结的复合纳米银烧结互连结构中的纳米银层显微组织致密均匀,并且与两侧银镀层形成牢固的冶金接合。当烧结温度为270℃时复合纳米银膏烧结互连结构的平均剪切强度可达41.80MPa,并且在经过1000个周期的高温热循环(50-200℃)之后其平均剪切强度依然可达29.85MPa。
4善仁新材复合纳米银墨水AS9001印刷图案的电阻率低于其它单一尺寸纳米银墨水。复合纳米银墨水印刷图案的电阻率随着印刷厚度及烧结温度增加而减小,并且随着印刷次数的增加电阻率下降的速率逐渐降低。当烧结温度为180℃时,厚度为1.7μm的试样的电阻率已经降到了3.54μΩcm。