功率器件廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子制造業(yè),涵蓋了傳統(tǒng)的4C產(chǎn)業(yè)和新近的智能電網(wǎng)、新能源等諸多領(lǐng)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(yán)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(shì)。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(duì)這一問題,傳統(tǒng)的Si基芯片已越來越力不從心。當(dāng)前,有更好的高溫工作性能的第三代半導(dǎo)體SiC等已具備實(shí)際應(yīng)用能力,但缺乏相應(yīng)的耐高溫的芯片貼裝材料。為了解決這一問題,同時(shí)避免高的連接溫度對(duì)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(diǎn)156.6℃,Ag熔點(diǎn)961.8℃,兩者能反應(yīng)生成多種高熔點(diǎn)相。本課題提出制備Ag@In核殼結(jié)構(gòu)金屬粉。連接時(shí),只需較低的溫度外層的In即可熔化,并與內(nèi)層Ag核發(fā)生固-液互擴(kuò)散,反應(yīng)生成金屬間化合物（IMC）,Ag-In金屬間化合物熔點(diǎn)可以達(dá)到660℃以上,因而能夠?qū)崿F(xiàn)高溫服役的目的。本課題通過化學(xué)鍍方法實(shí)現(xiàn)了Ag@In核殼結(jié)構(gòu)金屬粉末的制備,在堿性鍍液中,EDTA-2Na和TEA作為復(fù)合絡(luò)合劑與In³⁺

【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)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Zn基合金的光學(xué)顯微照片

圖 1-2 添加稀土元素對(duì) BiAg 釬料焊點(diǎn)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(diǎn)外，還有一個(gè)共性的且可以認(rèn)為是嚴(yán)重限制其在功率器件芯片貼裝上應(yīng)用的缺點(diǎn)——熱應(yīng)力大[8]。合金釬料使用時(shí)需要加熱到熔點(diǎn)以上，靠釬料的熔化形成連接。而連接形成后，其熔點(diǎn)與釬料相比并沒有什么大的變化。再者，焊點(diǎn)的穩(wěn)定服役溫度極限通常要比熔點(diǎn)低一些；加上回流時(shí)最優(yōu)的加熱溫度為熔點(diǎn)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(huì)給芯片和基板帶來很大的熱應(yīng)力，而合金釬料普遍與基板材料存在所謂“熱失配”問題，這會(huì)進(jìn)一步放大熱應(yīng)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(kuò)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(diǎn)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(yùn)用不同的結(jié)兩方面[26-30]。將 Ag-In 體系用于倒裝芯片焊工藝，實(shí)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(jié) Si基板一側(cè)制作出了 Si/Cr/Au/Ag柱結(jié)構(gòu)，Ag柱高度50 μm，構(gòu)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(shí)間為 5 min，期間施加了 0.4-0.7 MPa 的壓力。n 一結(jié)束，其便迅速與底層的 Ag 反應(yīng)生成了 AgIn2金屬間化后通過 EDX 表征發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)成分為熔點(diǎn) 660°С 的 Ag2In，同時(shí)續(xù)使用或者熱處理過程中，Ag2In 相將逐漸相 Ag 的固溶體轉(zhuǎn)能出現(xiàn)不可思議的“越用越好”的現(xiàn)象。另一個(gè)亮點(diǎn)是，連接助焊劑，這使得得到的焊點(diǎn)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(shí)，其焊點(diǎn)的用越好”的現(xiàn)象都僅僅只是理論推測(cè)，沒有得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。


本文編號(hào)：3479175