發(fā)布時間：2021-01-17 00:52

　　隨著以SiC和GaN為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料迅速發(fā)展和應(yīng)用,以其為基礎(chǔ)制備的功率器件具有耐高溫性能,能在大于300℃℃或更高的溫度環(huán)境下服役。而傳統(tǒng)的封裝技術(shù)和連接材料已經(jīng)越來越不能滿足大功率高溫芯片的連接和封裝的要求。低溫瞬態(tài)液相（TLP）連接技術(shù)作為一種工藝簡單、成本低的低溫焊接技術(shù),可應(yīng)用于高溫功率器件的封裝互連。In不僅具有良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,且熔點(diǎn)較低（156℃）,能在較低的溫度下與Cu冶金反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的IMC組織。因而,采用以In作為連接材料的TLP鍵合工藝來實(shí)現(xiàn)對Cu基板的連接,形成應(yīng)用于高溫環(huán)境下的耐熱焊點(diǎn)具有很廣闊的應(yīng)用前景。本文采用TLP鍵合工藝分別制備了 Cu/In/Cu、Cu/In-xCu/Cu以及含不同尺寸Cu顆粒的Cu/In-45Cu/Cu焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)中,對TLP鍵合工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并對焊點(diǎn)界面冶金反應(yīng)、微觀組織形貌和剪切性能及斷口進(jìn)行了分析研究。采用TLP鍵合工藝完成了以In薄片為連接材料Cu/In/Cu焊點(diǎn)的連接,研究了不同鍵合工藝對Cu/In/Cu焊點(diǎn)組織的影響。結(jié)果表明:適合制備Cu/In/Cu焊點(diǎn)的最佳鍵合工藝參數(shù)為:鍵合壓力0.10... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＳＬＩＤ的連接過程示意圖??

中在中間位置。而通過�。埃祵Γǎ海保保担保保罚鞍�§／（：１１焊點(diǎn)進(jìn)行連接時，僅需要６〇１＾１１??就獲得了連接質(zhì)量較好的焊點(diǎn)，其剪切強(qiáng)度達(dá)到了?７２．５?ＭＰａ。與Ｃｕ／Ｓｎ／Ｃｕ焊點(diǎn)??不同的是，孔洞隨機(jī)分布在整個焊點(diǎn)組織中。相比之下，Ｓｎ－Ａｇ混合顆粒在連接??效率和力學(xué)性能上比Ｓｎ箔作為連接材料具有更多的優(yōu)勢。??高熔點(diǎn)■高熔點(diǎn)金??金屬？?‘鐨關(guān)粒、？？魯??馨？?＿參高熔？??低熔點(diǎn)點(diǎn)ｉｍｃ??（ａ）裝配?（ｂ）等溫鍵合??屬連接?５??（ｃ）鍵合芫成??圖１－３?ＴＬＰ的鍵合工藝原理示意圖??邵等通過ＴＬＰ基于Ｓｎ－Ａｇ復(fù)合顆粒焊料對Ｃｕ／Ａｇ異種基板進(jìn)行連接，發(fā)現(xiàn)??Ａｇ含量對焊點(diǎn)的組織和力學(xué)性能有較大的影響。焊點(diǎn)組織主要由三個區(qū)域組成，??分別為Ｃｕ基板界面處的擴(kuò)散反應(yīng)區(qū)、混合顆粒的原位反應(yīng)區(qū)和Ａｇ基板界面處的??擴(kuò)散反應(yīng)區(qū)。隨著Ａｇ含量增加，Ｃｕ基板和Ａｇ基板的界面擴(kuò)散反應(yīng)區(qū)ＩＭＣ層??厚度逐漸減小，殘留的Ｓｎ逐漸減少，焊點(diǎn)組織變得致密，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度逐漸增??大。當(dāng)Ａｇ含量增加至７０ｗｔ．?％時，基板的界面擴(kuò)散區(qū)組織出現(xiàn)不連續(xù)的現(xiàn)象，且??焊點(diǎn)中隨機(jī)分布的孔洞逐漸增多，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度開始下降�？梢钥偨Y(jié)出，采用??ＴＬＰ工藝縮短了工藝時間，且不需要在芯片表面沉積金屬就能進(jìn)行連接以混合顆??粒為連接材料的ＴＬＰ工藝不需要在真空或氣體保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行連接，具有工藝方??便，成本低的優(yōu)點(diǎn)［４８＿４９１。同時，在制備混合顆粒焊膏時必須嚴(yán)格控制高熔點(diǎn)金屬顆??粒的含量。當(dāng)含量過少時會導(dǎo)致強(qiáng)度較低顆粒反應(yīng)充分，當(dāng)含量過高時可能會引起??孔洞的大量出現(xiàn)和過薄的界面擴(kuò)散反應(yīng)區(qū)而不能形成有效的連接。??

的探宄上。綜上所述，可以看出對ＴＬＰ焊點(diǎn)力學(xué)性能的研究還主要集中在Ｃｕ－??Ｓｎ體系，對Ｃｕ－Ｉｎ力學(xué)性能的研究很少見，并且組織對力學(xué)性能的影響也沒有深??入的研究，對斷口也只是進(jìn)行了有限的分析，因此對Ｃｕ－Ｉｎ體系力學(xué)性能進(jìn)行深??入研宄對完善ＴＬＰ鍵合體系具有重要意義。??１．４?Ｃｕ／ｌｎ體系ＴＬＰ鍵合工藝??Ｉｎ因其較低熔點(diǎn)、良好抗疲勞性能、延展性能及導(dǎo)電性能被廣泛應(yīng)用于電子??計(jì)算機(jī)、電子光電、國防軍事、航空航天以及現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)等高科技領(lǐng)域。從Ｃｕ－??Ｉｎ二元合金相圖（圖１－４）可知，Ｉｎ的熔點(diǎn)為１５６．６?°Ｃ，比Ｓｎ的熔點(diǎn)（２３１．８９?°Ｃ）??低，較低的熔點(diǎn)不僅有利于在較低溫度下進(jìn)行連接，還可降低對功率器件造成熱損??傷。在常溫下有三種ＩＭＣ相能穩(wěn)定存在，分別為Ｃｍｌｍ、Ｃｍｌｎ以及Ｃｕｕｌｒｗ，其??中Ｃｉｎｌｍ、Ｃｕ２Ｉｎ相的熔點(diǎn)達(dá)到６３０?°Ｃ以上。Ｉｎ的這些特點(diǎn)為ＴＬＰ鍵合工藝制備出??高連接質(zhì)量的焊點(diǎn)提供了可能。??１１００ｒ?——￣—???????＿■－?—?＾???■???１〇〇〇?＼?＇、??９００?？?＼、．＼??８００?＼?＼??．．．?＼?Ｘ．?６３１?ｖ??７００?ＫＣ＿Ａ１?Ｎ?Ｔ－，、??Ｃｕ?Ｉｎ??６００?？?????５００?－?Ｊ?？??４００?■／?ＣＵ，ｎ?＼?■??／?３０７?Ｉ：?＼??３００?，?￣＾?Ｖ??２００????Ｖ??Ｃｉ２ｌｎ??Ｘ??１００?＿????１?————??０?０１?０２?０．３?０４?０５?０６?０．７?０８?０９?１??Ｃｏｎｔｅｎｔ

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[3]電路板上組裝焊點(diǎn)貯存失效機(jī)理研究[D]. 付明亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]三維封裝芯片Cu-In體系固液互擴(kuò)散低溫鍵合機(jī)理研究[D]. 王寧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
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本文編號：2981871