隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,新型電子器件對小型化,集成化的要求越來越高。為滿足對高性能電子器件的需求,開發(fā)和設(shè)計恰當(dāng)?shù)娜S封裝結(jié)構(gòu)成為了電子封裝研究的一個重要內(nèi)容,而三維封裝的實現(xiàn)需要多級封裝工藝。傳統(tǒng)的多級封裝工藝的實現(xiàn)依靠不同熔點的釬料的次序使用,這帶來了極大的工藝復(fù)雜度和極高的生產(chǎn)成本,大大限制了三維封裝的應(yīng)用。為了解決上述問題,開發(fā)新型連接材料勢在必行。新型連接材料的冶金特性在一次重熔后改變,熔化溫度范圍擴大,有潛力提高焊點在后級連接工藝中的穩(wěn)定性,滿足使用同一材料,同一工藝進行多級封裝的需求。綜合考慮納米焊膏燒結(jié)工藝,固液互擴散鍵合工藝和復(fù)合釬料釬焊工藝。微米金屬顆粒增強的錫基復(fù)合釬料具有材料成本低廉,工藝簡單,材料靈活多變等優(yōu)點,本文認(rèn)為其應(yīng)用前景最為廣泛。因此本文將采用化學(xué)還原法制備不同形狀和尺寸的微米銀和微米銅顆粒,并以此制備錫基復(fù)合釬料,探究銀/銅微粒增強的錫基復(fù)合釬料在多級封裝中的應(yīng)用前景。首先本文通過調(diào)整金屬鹽,還原劑,分散劑,反應(yīng)溫度等參數(shù),使用化學(xué)還原法成功地制備了三種微米顆粒,分別是平均直徑2μm的微米銀片,平均直徑1μm的微米銀顆粒和微米銅顆粒。分別將上述三種... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三維系統(tǒng)級封裝結(jié)構(gòu)示意圖

第1章緒論-3-燒結(jié)完成后，表面原子耗盡，燒結(jié)體恢復(fù)原本塊體材料的部分性質(zhì)，獲得在相對高的溫度下的穩(wěn)定性。分子動力學(xué)模擬可以直接得到銀納米顆粒的“熔點”與其尺寸的關(guān)系[19]，如圖1-2所示�？梢钥闯�，隨著銀顆粒的直徑減小，其“熔點”不斷降低，并且在到達某一臨界值后，“熔點”呈斷崖式下跌。通過機械混合物料、超聲攪拌分散、真空蒸發(fā)等處理方法，將銀納米材料與有機輔助材料進行混合制備銀納米焊膏是現(xiàn)階段納米焊膏研究和應(yīng)用的主流[20]。這是因為銀材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，以及較強的抗氧化性能，有潛力獲得性能優(yōu)異的互連焊點。并且銀納米材料的制備相對簡單，形狀和尺寸可控性高，有利于調(diào)控焊膏性質(zhì)。目前研究者主要關(guān)注于銀納米材料的制備，銀納米焊膏的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，連接接頭的力學(xué)性能等方面的問題。剪切強度是分析銀納米焊膏燒結(jié)接頭機械性能的常用手段。相對于常見的錫基釬料，銀納米焊膏可以獲得更高的焊后剪切強度[21]。例如，WissamSabbah等人[22]使用金鍺釬料、微米銀焊膏和銀納米焊膏連接硅芯片和氮化硅基板，其中銀納米焊膏的接頭的最高焊后剪切強度可以超過100MPa，其余二者均不超過70MPa，具有顯著的優(yōu)勢。除此以外，盡管銀納米焊膏的燒結(jié)體是多孔結(jié)構(gòu)，使得銀的優(yōu)異性能有所損失，銀納米焊膏焊點仍然具有比傳統(tǒng)錫基釬料更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。盡管銀納米焊膏具有諸多優(yōu)點，但是銀元素易于發(fā)生電遷移的性質(zhì)[23]大大影響了其長期服役的可靠性。在環(huán)境中的水汽，空氣污染物，以及工作電位差的影響下，陽極端的銀元素會溶解并遷移至陰極，導(dǎo)致器件發(fā)生短路或斷路造成失效。這嚴(yán)重制約了銀納米焊膏在功率器件等封裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[24]。圖1-2銀納米粒子熔點與粒徑的關(guān)系[19]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-4經(jīng)350攝氏度高溫存儲的芯片鍵合截面圖[31]a)200h,b)400h,c)800h,d)1200h圖1-3高溫下氧氣經(jīng)燒結(jié)銀擴散與裸銅片反應(yīng)后的SEM圖像和元素面分布[29]

【參考文獻】：
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本文編號：3453603