低溫回流高溫服役的錫填充泡沫銀材料制備和性能研究

發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 16:41

【摘要】：隨著電子器件集成度越來(lái)越高,以及汽車、航天等工業(yè)的不斷發(fā)展,芯片需要承受更大的電流密度以及更高的服役溫度。單晶硅材料的芯片在高于150℃的條件下就無(wú)法穩(wěn)定工作,第三代半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)取代Si可以適應(yīng)高溫大功率器件的應(yīng)用,SiC材料可以在超過300℃的極端環(huán)境下正常工作。但是傳統(tǒng)的釬料熔點(diǎn)低,不適用于高溫工作條件,芯片貼裝面臨挑戰(zhàn)。本課題的目標(biāo)是開發(fā)一種可用于高溫服役的新型釬料,以充分發(fā)揮第三代半導(dǎo)體材料的耐高溫特性。本論文研究制備了一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的泡沫銀材料,利用熔融Sn基釬料的毛細(xì)作用填充進(jìn)泡沫銀內(nèi)部孔洞,可以實(shí)現(xiàn)低溫回流、高溫服役的目標(biāo)。分別通過直接壓片法、電鍍法、脫合金法得到不同形貌的泡沫銀預(yù)制片,研究了壓力、電鍍時(shí)間、合金體系、合金成分以及反應(yīng)溫度等對(duì)于泡沫銀結(jié)構(gòu)的影響。直接壓片法通過控制壓片壓力為4 MPa能夠得到厚度較為合適的泡沫銀預(yù)制片。電鍍法是對(duì)直接壓片法的改進(jìn),通過在原始泡沫銀材料的Ag骨架表面沉積一定厚度的Sn,再經(jīng)過30 MPa壓力壓片處理,最終得到孔洞分布均勻、孔徑尺寸合適的泡沫銀預(yù)制片。脫合金法以不同的二元合金體系A(chǔ)g-Al、Ag-Mg為原始材料,使用7.5wt%的稀鹽酸溶液腐蝕去除活潑金屬Al、Mg,得到孔徑尺寸200 nm~600 nm的泡沫銀預(yù)制片,并分析了不同合金體系、合金的成分以及反應(yīng)溫度對(duì)于泡沫銀預(yù)制片孔徑尺寸、孔隙率等的影響。將制備的泡沫銀預(yù)制片進(jìn)行回流焊接,確定了回流焊接工藝參數(shù)。對(duì)焊縫性能進(jìn)行了表征,使用直接壓片法、電鍍法、脫合金法制備的泡沫銀預(yù)制片,室溫下剪切強(qiáng)度分別為41.96 MPa、43.67 MPa、14.91 MPa,對(duì)于電鍍法在300℃下剪切強(qiáng)度達(dá)到20.13 MPa;在電阻率分別為6.13μΩ·cm、4.38μΩ·cm、8.44μΩ·cm;電鍍法制備的泡沫銀預(yù)制片熱導(dǎo)率在30℃、300℃下分別為71.63 W·m~(-1)·K~(-1)、66.88 W·m~(-1)·K~(-1)。本論文中所制備的材料具有優(yōu)良的力學(xué)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)圖,導(dǎo)電膠,粘接,結(jié)構(gòu)圖