大功率器件芯片互连用Ag@Sn粉体制备与性能研究

发布时间：2018-06-12 03:06

  本文选题：芯片互连 + Ag@Sn　； 参考：《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着电子产品朝高集成度、小型化的方向发展,电子产品中的芯片所需要承受的电流密度越来越高,导致芯片的发热量随之增加,其服役温度上升。现有的半导体材料单晶Si做成的芯片在高于150℃时就不能稳定的工作,与Si材料相比,Si C材料的服役温度高,并且能够在600℃稳定的工作,因此Si C材料作为下一代半导体材料被广泛的关注。但是目前能够用于连接这种半导体材料做成的芯片的粘贴材料却少之又少。本文的目标是研究并开发一种新的芯片互连材料用于连接Si C芯片与基板,使Si C芯片可以充分发挥其在高温下稳定工作的能力。由于Ag@Sn金属粉能够满足低温回流、高温服役的要求,因此本文确定使用Ag@Sn核壳结构作为新型的大功率器件芯片互连的材料,并采用了化学镀覆的方法获得Ag@Sn核壳结构。本论文研究了前驱体溶液中Sn2+浓度、络合剂浓度、镀液反应温度、镀液PH值以及镀覆次数对银球表面包覆层厚度的影响,实验结果表明镀液反应温度与PH对银球表面镀覆Sn层的效果影响最大,同时确定了银球表面化学镀锡工艺。通过优化的化学镀锡工艺得到了满足后续焊接要求的Ag@Sn双金属粉。本文计算了Ag@Sn金属粉焊膏在回流反应前后体积的变化情况,发现Ag与Sn反应生成化合物Ag3Sn后体积收缩。将获得的Ag@Sn金属粉进行压制成预制片并回流焊接,确定了回流焊接工艺参数,并研究了银球表面包覆层厚度对焊缝结构的影响。得出预制片的电阻率为5.84μΩ·cm,30℃、150℃、300℃下的导热系数分别为228.7 W/m·k-1、221.8 W/m·k-1、186.9 W/m·k-1,热膨胀系数为18.47 ppm/℃。焊缝在400℃下剪切强度为27.8 MPa高于400℃下Ag-Sn-Ag TLP的剪切强度13.4 MPa,其断裂主要发生在化合物Ag3Sn的晶粒界面之间,也存在沿着银球内部撕裂的情况。
[Abstract]:With the development of electronic products in the direction of high integration and miniaturization, the current density of the chips in electronic products is higher and higher, which leads to the increase of the calorific value and the service temperature of the chips. The chips made of single crystal Si of existing semiconductor materials cannot work stably when they are higher than 150 鈩，

本文编号：2008006