功率器件廣泛應用于幾乎所有的電子制造業(yè),涵蓋了傳統(tǒng)的4C產業(yè)和新近的智能電網、新能源等諸多領域。功率器件需要處理大電流、高電壓,而且芯片發(fā)熱問題嚴重。加之小型化、高集成度和高功率密度一直是電子器件發(fā)展不變的趨勢。更高的性能、更小的體積和更高的功率密度使得功率器件的熱管理問題雪上加霜。面對這一問題,傳統(tǒng)的Si基芯片已越來越力不從心。當前,有更好的高溫工作性能的第三代半導體SiC等已具備實際應用能力,但缺乏相應的耐高溫的芯片貼裝材料。為了解決這一問題,同時避免高的連接溫度對器件造成損傷,本課題旨在開發(fā)出一種具備“低溫連接、高溫服役”性能的新型功率器件芯片貼裝材料。金屬In熔點156.6℃,Ag熔點961.8℃,兩者能反應生成多種高熔點相。本課題提出制備Ag@In核殼結構金屬粉。連接時,只需較低的溫度外層的In即可熔化,并與內層Ag核發(fā)生固-液互擴散,反應生成金屬間化合物（IMC）,Ag-In金屬間化合物熔點可以達到660℃以上,因而能夠實現(xiàn)高溫服役的目的。本課題通過化學鍍方法實現(xiàn)了Ag@In核殼結構金屬粉末的制備,在堿性鍍液中,EDTA-2Na和TEA作為復合絡合劑與In³⁺

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

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Zn基合金的光學顯微照片

圖 1-2 添加稀土元素對 BiAg 釬料焊點微觀組織的影響[21]a）Bi2.5AgRE；b）Bi5.0AgRE；c）Bi7.5AgRE；d）Bi10.0AgRE各類合金釬料除了以上各自具體的某些缺點外，還有一個共性的且可以認為是嚴重限制其在功率器件芯片貼裝上應用的缺點——熱應力大[8]。合金釬料使用時需要加熱到熔點以上，靠釬料的熔化形成連接。而連接形成后，其熔點與釬料相比并沒有什么大的變化。再者，焊點的穩(wěn)定服役溫度極限通常要比熔點低一些；加上回流時最優(yōu)的加熱溫度為熔點以上二十到四十度。兩相加減，這就意味著，要想通過合金釬料形成耐高溫連接，就必須加熱到很高的溫度，由此會給芯片和基板帶來很大的熱應力，而合金釬料普遍與基板材料存在所謂“熱失配”問題，這會進一步放大熱應力造成的傷害，給后續(xù)器件的穩(wěn)定服役帶來很大的隱患[23]。1.2.2 固-液互擴散連接方法研究現(xiàn)狀SLID 連接方法的基本原理是[24]：連接過程中，低熔點相（通常是某種

Au-In 以及 Cu-In 等三種體系的 SLID 方法�，F(xiàn)在的研究主要的探索方向，集中在嘗試不同的 SLID 體系和運用不同的結兩方面[26-30]。將 Ag-In 體系用于倒裝芯片焊工藝，實現(xiàn)了 Si 芯片上 Ag 柱與層的連接。他們通過電鍍的方法制作出了薄 Ag/In/Ag 多層結 Si基板一側制作出了 Si/Cr/Au/Ag柱結構，Ag柱高度50 μm，構詳情如圖 1-3 所示。在 In 表面電鍍一層薄 Ag 用來防止 In度為 180°С，時間為 5 min，期間施加了 0.4-0.7 MPa 的壓力。n 一結束，其便迅速與底層的 Ag 反應生成了 AgIn2金屬間化后通過 EDX 表征發(fā)現(xiàn)焊點成分為熔點 660°С 的 Ag2In，同時續(xù)使用或者熱處理過程中，Ag2In 相將逐漸相 Ag 的固溶體轉能出現(xiàn)不可思議的“越用越好”的現(xiàn)象。另一個亮點是，連接助焊劑，這使得得到的焊點沒有出現(xiàn)可見的孔洞。不足之處中為了防止 In 的氧化，需要用到真空環(huán)境。同時，其焊點的用越好”的現(xiàn)象都僅僅只是理論推測，沒有得到實驗的驗證。


本文編號：3479175