为什么无压烧结银膏在铜基板容易有树脂析出？

1. 核心原因：界面能的竞争
   烧结银膏是一个复杂的混合物，主要包含：

银颗粒： 微米/纳米级，提供导电、导热和最终烧结成型的骨架。

有机载体： 由溶剂、树脂（粘结剂）、分散剂等组成，为银浆提供适宜的印刷/点胶性能和暂时的粘接力。

在烧结过程中，热量会使有机载体挥发或分解。理想情况下，这些有机物应该均匀地、缓慢地通过银膏层向上方（空气侧）逸出。然而，当银膏被夹在两个界面之间时（例如上方的芯片和下方的基板），情况就变了：

银膏-空气界面： 表面能较高，有机载体（尤其是溶剂）与它的相容性较差。

银膏-芯片界面： 通常是金或银镀层，表面能高，与银颗粒的润湿性非常好。

银膏-铜基板界面： 即使是经过清洗的铜，其表面也极易形成一层薄的氧化层（CuO, Cu₂O）。这层氧化物的表面能相对较低，并且其化学性质与有机载体中的树脂成分可能有更强的相互作用（吸附作用）。

因此，在受热时，流动性更强的有机溶剂会优先选择阻力最小的路径向上挥发。而分子量更大、粘稠的树脂，在寻找“更舒适”的环境时，会被驱赶到表面能相对较低、且与之有更强吸附作用的铜基板界面。这个过程类似于“相分离”，树脂在银膏内部不稳定，倾向于在铜界面处富集。

2. 铜基板的特殊性问题
   铜基板加剧了这一现象：

易氧化性： 铜在空气中极易氧化，形成一层非致密的氧化层。这层氧化物是多孔的、不均匀的，为树脂的附着和积聚提供了大量的“锚点”。

较差的润湿性： 与金或银表面相比，液态的有机载体（以及熔融的银颗粒）对氧化铜表面的润湿性较差。这意味着银膏更倾向于“收缩”并远离基板表面，从而将一部分有机成分“排挤”到界面处，形成一层连续的隔离薄膜。

表面粗糙度： 如果铜基板表面粗糙度较大，微小的凹槽会成为树脂的“陷阱”，使其更容易滞留。

3. 无压烧结工艺的局限性
   “无压”是关键。在有压烧结中，外部施加的压力可以：

强行挤走界面处富集的有机物。

破坏树脂形成的隔离层。

使银颗粒与基板表面实现紧密的物理接触。

而在无压烧结中，缺少了这个机械力来克服界面能壁垒和排出有机物。银颗粒仅依靠自身的烧结驱动力（表面能降低）来致密化和与基板结合。如果界面处存在一层连续的树脂隔离层，银颗粒就无法与铜基板形成有效的金属键合，这层树脂就被“固化”在界面处，形成我们所说的“析出”。

树脂析出的后果
树脂析出会带来严重的可靠性问题：

粘结强度急剧下降： 树脂层隔绝了银烧结层与铜基板的连接，导致附着力非常弱。

热阻显著增加： 树脂是热的不良导体，会在芯片和散热基板之间形成一个“热屏障”，严重影响散热性能。

形成空洞和缺陷： 有机物在高温下分解会产生气体，如果无法逸出，就会在界面处形成空洞，进一步劣化性能和可靠性。

如何避免或减轻树脂析出？
针对上述原因，业界通常采取以下措施：

基板表面处理（最有效的方法之一）：

预镀银或镀金： 在铜基板上镀一层几微米的银或金。这极大地提高了表面能，改善了银膏的润湿性，使得有机物不会被驱赶到界面。银/金与银膏是同质材料，烧结后形成完美的冶金结合。

表面钝化： 通过形成一层致密、稳定的钝化层（如Zn等）来防止铜氧化，并改变表面性质。

等离子体清洗： 烧结前用等离子体彻底清洁基板表面，去除有机物污染，并轻微活化表面，提高表面能。

优化烧结银膏配方：

开发低树脂含量或使用更易完全挥发性树脂体系的银膏。

优化溶剂和分散剂体系，使其在烧结过程中具有更匹配的挥发速率，减少相分离倾向。

优化烧结工艺曲线：

设计一个缓慢升温的预烘干阶段。例如，在达到主要溶剂沸点之前，在较低温度（如80-150°C）下保持较长时间，让大部分溶剂和部分轻组分树脂能够有充足的时间从银膏内部均匀地挥发掉，而不是被赶到界面。

避免升温过快，否则内部溶剂急剧汽化会“裹挟”着树脂冲向边缘和界面。

总结
无压烧结银膏在铜基板上容易发生树脂析出，本质上是由于铜基板表面能较低、易氧化导致润湿性差，在无外部压力的情况下，有机载体在受热时发生相分离，其中的树脂成分被选择性驱赶并富集在银-铜界面的结果。

解决这一问题的核心思路是：改善铜基板表面性质（如镀银） 和 优化烧结工艺以促进有机物均匀挥发，从而确保银颗粒能与基板形成直接、牢固的冶金结合。