为防止直接覆铜基板、底板和印刷电路板的铜表面或直接覆铝基板的铝表面氧化,工业一般会在基板表面采用电镀或化学镀的方式镀银、镀金或镀镍。烧结银可以在银、金和铜表面获得较高的连接强度。那么低温烧结银如何可以获得更加坚固的连接呢?

1、镍镀层

除银、金和铜表面之外,镍也是一种在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷电路板表面常见的金属镀层。镍镀层一般采用电镀或化学镀的方法,可作为连接层,连接下面的铜层或铝层与随后的镀银层或镀金层;保护层,避免下面的铜层或铝层氧化或腐蚀;扩散阻碍层,降低各层之间的相互扩散速率,减缓或避免大量金属间化合物的形成;焊接层,用于后续的钎焊或烧结连接。

2、树脂和钎料

据报道,树脂和钎料可以与镀镍基板通过化学作用形成较高强度的连接。然而,关于在镀镍基板上的烧结银互连的研究非常少,目前还没有关于烧结银-镍互连接头较高连接强度的报道。造成连接强度较低的原因,认为:镍在烧结过程中会发生氧化,镍的氧化物会阻碍银与镍形成金属键连接,进而降低连接强度。镍与银在固态下几乎完全不溶,不能形成固溶体或合金,在低温烧结时形成连接强度较高的银-镍互连接头比较困难。银镍相互扩散速率较慢,所银-镍界面连接强度较低。

镍作为一种在DBC基板、DBA基板、底板以及印刷电路板表面常见的镀层,具有良好的耐腐蚀性,与钎料可焊性高,能够高度磨光,室温时在空气中难氧化,常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜钝化层,能阻止本体金属继续氧化。如果可以实现烧结银与镍的高强度互连,可以无需额外的镀金或镀银,大大降低工艺成本,这对低温烧结银技术具有非常重要的理论和应用价值。