本文選題：芯片互連 + Ag@Sn�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著電子產(chǎn)品朝高集成度、小型化的方向發(fā)展,電子產(chǎn)品中的芯片所需要承受的電流密度越來越高,導致芯片的發(fā)熱量隨之增加,其服役溫度上升。現(xiàn)有的半導體材料單晶Si做成的芯片在高于150℃時就不能穩(wěn)定的工作,與Si材料相比,Si C材料的服役溫度高,并且能夠在600℃穩(wěn)定的工作,因此Si C材料作為下一代半導體材料被廣泛的關注。但是目前能夠用于連接這種半導體材料做成的芯片的粘貼材料卻少之又少。本文的目標是研究并開發(fā)一種新的芯片互連材料用于連接Si C芯片與基板,使Si C芯片可以充分發(fā)揮其在高溫下穩(wěn)定工作的能力。由于Ag@Sn金屬粉能夠滿足低溫回流、高溫服役的要求,因此本文確定使用Ag@Sn核殼結構作為新型的大功率器件芯片互連的材料,并采用了化學鍍覆的方法獲得Ag@Sn核殼結構。本論文研究了前驅體溶液中Sn2+濃度、絡合劑濃度、鍍液反應溫度、鍍液PH值以及鍍覆次數(shù)對銀球表面包覆層厚度的影響,實驗結果表明鍍液反應溫度與PH對銀球表面鍍覆Sn層的效果影響最大,同時確定了銀球表面化學鍍錫工藝。通過優(yōu)化的化學鍍錫工藝得到了滿足后續(xù)焊接要求的Ag@Sn雙金屬粉。本文計算了Ag@Sn金屬粉焊膏在回流反應前后體積的變化情況,發(fā)現(xiàn)Ag與Sn反應生成化合物Ag3Sn后體積收縮。將獲得的Ag@Sn金屬粉進行壓制成預制片并回流焊接,確定了回流焊接工藝參數(shù),并研究了銀球表面包覆層厚度對焊縫結構的影響。得出預制片的電阻率為5.84μΩ·cm,30℃、150℃、300℃下的導熱系數(shù)分別為228.7 W/m·k-1、221.8 W/m·k-1、186.9 W/m·k-1,熱膨脹系數(shù)為18.47 ppm/℃。焊縫在400℃下剪切強度為27.8 MPa高于400℃下Ag-Sn-Ag TLP的剪切強度13.4 MPa,其斷裂主要發(fā)生在化合物Ag3Sn的晶粒界面之間,也存在沿著銀球內部撕裂的情況。
[Abstract]:With the development of electronic products in the direction of high integration and miniaturization, the current density of the chips in electronic products is higher and higher, which leads to the increase of the calorific value and the service temperature of the chips. The chips made of single crystal Si of existing semiconductor materials cannot work stably when they are higher than 150 鈩，

本文編號：2008006