Sn基钎料填充泡沫Cu耐高温互连材料制备工艺与性能研究

发布时间：2023-12-10 10:39

　　随着电子元器件日益趋向多功能、小型化和高功率三个方向飞速发展,器件集成度提高的同时会导致芯片的发热量越来越大,芯片的工作环境也越来越恶劣,因此目前对电子器件在高温环境中的可靠性有着越来越高的要求。传统的基于第一代半导体的Si基器件仅可在150℃以下的环境内工作,而第三代半导体SiC理论上可以在高于300℃的高温环境中正常工作,并且可以提供更高的功率密度。然而目前电子器件中的芯片贴装方法主要针对的是Si基器件,并不能满足第三代半导体高温服役的要求。为了充分发挥SiC高功率器件的优异性能,本课题旨在推出可以与之相配的芯片贴装方法。同时,连接温度又不能过高,以免引起残余应力或破坏其他元器件。本课题在传统瞬态液相连接方法的基础上,将具有三维通孔结构的泡沫Cu片作为焊接时的中间层,以Sn对其进行填充,利用Sn低熔点和泡沫Cu片比表面积大的特性,大幅度地提高了Cu、Sn的有效反应面积,进而提升焊接效率,最终得到高熔点焊缝,从而达到“低温快速回流、高温服役”的目的。Sn填充泡沫Cu预制片的制备方法有两种,分别为电镀法和脱合金腐蚀法:电镀法预制片由对直接购买所得的微米孔径泡沫Cu片进行碱性镀Sn后压片...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 芯片贴装国内外研究现状
        1.2.1 瞬态液相连接(TLP)
        1.2.2 纳米Ag烧结
        1.2.3 导电胶粘接
        1.2.4 高温合金互连钎料
    1.3 泡沫Cu国内外研究现状
        1.3.1 泡沫Cu的制备
        1.3.2 泡沫Cu焊接
    1.4 论文可行性
    1.5 本课题主要研究内容
第2章 实验材料及方案
    2.1 实验材料
    2.2 实验方案
        2.2.1 电镀法制备Sn填充微米孔径泡沫Cu预制片
        2.2.2 脱合金腐蚀法制备纳米孔径泡沫Cu片
        2.2.3 Sn基钎料填充泡沫Cu高温焊缝的制备与表征
        2.2.4 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝相关性能测试
    2.3 本章小结
第3章 泡沫Cu预制片及其高温焊缝的制备
    3.1 前言
    3.2 微米孔径泡沫Cu预制片及其焊缝制备
        3.2.1 电镀法制备Sn填充微米孔径泡沫Cu预制片
        3.2.2 回流时间对Sn填充微米孔径泡沫Cu预制片的影响
        3.2.3 Sn基钎料填充微米孔径泡沫Cu高温焊缝的制备
    3.3 纳米孔径泡沫Cu预制片及其焊缝的制备
        3.3.1 脱合金法制备纳米孔径泡沫Cu预制片
        3.3.2 Sn基钎料在纳米孔径泡沫Cu片表面及内部的润湿效果
        3.3.3 Sn基钎料填充纳米孔径泡沫Cu高温焊缝制备及回流工艺探索
    3.4 本章小结
第4章 Sn基钎料填充泡沫Cu高温焊缝性能研究
    4.1 前言
    4.2 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝性能表征
        4.2.1 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝室温及高温下力学性能
        4.2.2 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝导电性能
        4.2.3 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝导热性能
    4.3 Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝的老化实验
        4.3.1 老化实验中Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝组织演变
        4.3.2 老化实验中Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝剪切强度变化
        4.3.3 老化实验中Sn基钎料填充泡沫Cu焊缝维氏硬度变化
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3872350