热熔纳米玻璃粉与不同基底间浸润机理的研究
近日，厦门大学航空航天学院郑高峰副教授团队研究了热熔纳米玻璃粉与不同基底间的浸润机理，攻克了纳米玻璃粉在金属引线上的粘附性问题。论文通过仿真研究了熔融纳米玻璃液的整个流动过程，探索了不同热熔玻璃粘度对其在SiO2基底上的流动性的影响以及热熔玻璃液在Au金属引线和SiO2基底上的浸润性和粘附性的比较。并通过实验验证了热熔玻璃液在SiO2基底和Au金属引线上的流动性和粘附性，同时提出了降低其在Au金属引线上的粘附性和增大附着厚度的具体措施。相关工作以“Study on the Wetting Mechanism between Hot-Melt Nano Glass Powder and Different Substrates”为题发表于国际重要期刊《Micromachines》(2022年影响因子3.523，JCR2区)。
论文中设计的仿真模型如图1所示，热熔玻璃粘度分别为1000、900、800、700、600以及500Pa·s时，在SiO2基底上，不同粘度的热熔玻璃流动到材料底与材料壁交界处的稳定状态以及所需的不同的流动时间如图2所示，热熔玻璃流到指定距离时间如图3所示。可以看出热熔玻璃的粘度越低，其流动到指定距离的时间越短，流动速度越大，流动性越好。接着保持热熔玻璃的粘度为1000 Pa·s粘度，让它在SiO2和Au两种基底上进行粘附性仿真，结果如图4所示。从图中可以明显观察到，热熔玻璃与SiO2基底的接触角(138.2)比Au的接触角（103.2）要大，其所需时间为22 s，而在Au基底上流至材料壁与材料底交界处的时间为16.5 s，明显减小。由于热熔玻璃与Au电极间浸润性比热熔玻璃与SiO2基底强，导致金属引线上覆盖的热熔玻璃，厚度仅为500 nm，如图5所示。此厚度在键合时不足以形成密闭封装。在金属引线表面长一层SiO2隔离层来减少该区域玻璃浆料的流动性，热熔玻璃厚度提高到1.95μm，如图6所示。
热熔纳米玻璃粉的浸润机理及其验证
厦门大学航空航天学院仪器与电气系刘益芳副教授为论文的第一作者与通讯作者，厦门大学航空航天学院仪器与电气系硕士研究生陈隽毓为排名导师其后的第二作者，研究工作得到了厦门大学航空航天学院仪器与电气系郑高峰副教授的指导。本研究工作得到了广东省自然科学基金(2022A1515010923，2022A1515010949)等资助和支持。
论文原文链接：https://www.mdpi.com/2072-666X/13/10/1683