预热过程中使用加热板和夹具的主要目的是通过严格控制高温烧结前的环境，为成功的键合准备铜浆。
具体来说，这些设备用于管理水分蒸发和添加剂的热降解。通过早期控制这些因素，可以防止结构缺陷的形成，并确保铜表面具有足够的化学纯度以进行键合。
核心见解 预热不仅仅是一个预热步骤；它是一个净化和稳定阶段。其功能是消除挥发性成分并剥离氧化层，从而为高密度、无缺陷的烧结接头创造特定的化学和物理条件。
缺陷预防机制
控制水分蒸发
铜浆通常含有水分，如果在主要烧结阶段加热过快，水分可能会爆炸性地变成蒸汽。
加热板提供了一个受控的热斜坡。这使得水分能够逐渐蒸发，而不是剧烈沸腾。
消除孔隙缺陷
水分蒸发失控的直接结果是在材料内部形成孔隙缺陷（空隙）。
通过使用夹具和加热板来稳定预热阶段，可以确保残留水分完全去除。这可以防止气穴被困在硬化的铜内部，这对于结构完整性至关重要。
确保表面纯度
激活化学清洁剂
铜表面自然会形成一层氧化层，这会阻碍有效的烧结。
预热过程会产生铜浆中“活化剂”组分所需的特定温度窗口。
去除氧化层
一旦达到正确的温度，活化剂就会起作用，化学性地去除铜表面的氧化层。
这确保了铜芯片保持高纯度。如果没有这一步，烧结过程将尝试键合氧化表面，导致电气和热连接薄弱。
管理添加剂降解
铜浆包含各种添加剂，在最终键合形成之前必须将其去除或分解。
加热板以正确的速率促进这些特定添加剂的热降解。这为正式烧结阶段的纯铜对铜接触清除了道路。
理解风险
有效性的“窗口”
该过程依赖于精确的温度窗口。
如果温度过低，活化剂将不会触发，表面会留下氧化物。如果温度过高或施加过快，溶剂蒸发可能过于剧烈，尽管进行了预热，仍会导致裂纹或空隙。
设备依赖性
成功在很大程度上取决于加热板的均匀性和特定夹具的配合度。
夹具与加热源之间接触不一致会导致干燥不均匀。这会导致局部缺陷，即某些区域已准备好烧结，而其他区域仍含有水分或氧化物。
为您的目标做出正确的选择
为了优化您的铜烧结工艺，请将您的预热策略与您的特定质量指标相结合：
- 如果您的主要重点是结构完整性：优先考虑水分蒸发速率以防止孔隙缺陷；确保您的加热曲线足够慢，以允许完全排气。
- 如果您的主要重点是导电性：专注于活化剂温度窗口；确保预热阶段足够热，以充分激活活化剂并剥离铜表面的所有氧化物。
有效的预热将易挥发的浆料转化为稳定的纯净材料，为高性能键合做好准备。
总结表：
| 工艺阶段 | 关键功能 | 主要结果 |
|---|---|---|
| 水分控制 | 通过加热板逐渐蒸发 | 防止爆炸性蒸汽和孔隙缺陷（空隙） |
| 表面净化 | 在精确温度下激活活化剂 | 去除铜氧化层以实现高纯度键合 |
| 添加剂管理 | 调控的热降解 | 确保纯铜对铜接触以实现导电性 |
| 工艺稳定性 | 通过精密夹具实现均匀加热 | 消除局部缺陷和不均匀排气 |
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参考文献
- Gun‐woo Park, Keon‐Soo Jang. Effect of Molecular Weight of Poly(Acrylic Acid) as an Activator on Cu Sintering Performances. DOI: 10.1002/app.57200
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
