Cu/Sn颗粒复合焊料的设计及低温连接工艺研究
发布时间：2021-04-17 20:33
近年来,电子工业迅速发展,因而对微电子系统提出了多功能化,高密度化和高性能化的要求。这就必然要求大功率设备的内部芯片有更高的功率密度,以及能够承受更高的服役温度。根据传统软钎焊互连要求,焊料熔点必须高于焊点的服役温度;所以服役温度要求越高,就需选择更高熔点的焊料,也就需要提高焊接温度,但是过高的焊接温度不仅会损伤元器件,还会带来更多的能源损耗。目前能用来解决电子互连高温服役问题的主要有3种方法:高熔点焊料合金,纳米金属浆料烧结,瞬时液相扩散焊（TLP）。但是,高熔点材料,如铅基焊料,锌基焊料和金基焊料,分别存在环境毒害作用、易氧化、高成本等问题;微纳米颗粒虽然可在低于其块体金属熔点的温度下烧结,但接头内部孔隙率较高,价格昂贵,所需保温时间长,并且常常需要加压。TLP技术虽然可以在正常软钎焊温度条件下获得高熔点焊点,但IMC形成速度太慢,生产效率较低。由于上述原因,现有封装材料及技术无法完全满足电子系统对性能和可靠性的综合封装需求。因此,研发出一种能够实现低温互连、高温服役性能的连接材料和技术成为大势所趋。本课题结合微纳米金属浆料烧结和TLP冶金两种技术的优势,创新性地将IMC形成所需物...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的功率器件封装示意图
图 1-2 导电银胶 SEM 图像[35]，导电胶还不适合作为新一代大功率高密度器件的先，胶的固化时间长；其次胶在高温下容易碳化，性能；目前导电胶导热最高为 25 W/(m·K)，导热性并且其导电性能也差。结技术金属烧结的低温连接技术（LTJT，Low Temp一种可以在低温下形成高熔点焊点的冶金互连技胶，其工艺温度低，接头性能好，是一种非常有。该技术主要是根据纳米颗粒的小尺寸效应，其表级别而提高。纳米颗粒的烧结温度可以大大低于块到具有块体金属熔点的烧结接头[41]。属相比，纳米结构贵金属材料，特别是银，由于其热传导率的结合，得到了广泛的研究。在纳米结构
01 2R R G / A T（1-γ ——超额自由能；1,R2——曲面接触点曲率半径；0P ——表面的压强。表面能不仅与曲率有关，还与断裂化学键的能量有关；烧结过程的驱动表面能的降低过程，因而当颗粒尺寸减小到纳米级时，烧结的驱动力会提高通常在烧结的情况下，烧结过程受烧结温度和烧结时间的控制。材料的烧温度为：Ts Tm；其中Ts 为烧结温度，Tm 为熔化温度。虽然烧结过程在大多数情况下没有熔化，但 NPs 中 Tm 含量的降低会导结温度的降低[43]。.2.3.2 纳米颗粒连接机制由于尺寸的影响，纳米材料在连接过程中会表现出比块体材料更大的活性为尺寸较小，颗粒的比表面积更大，材料熔点，粒径尺寸与表面原子百分总趋势如图 1-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu/Sn/Cu超声-TLP接头的显微组织与力学性能[J]. 刘积厚,赵洪运,李卓霖,宋晓国,董红杰,赵一璇,冯吉才. 金属学报. 2017(02)
[2]基于反相微乳液体系制备低温烧结纳米银浆的工艺方法[J]. 陈薪宇,张平,蔡苗,陈显平,杨道国. 电子元件与材料. 2016(03)
[3]纳米银与纳米铜混合焊膏用于电子封装低温烧结连接[J]. 张颖川,闫剑锋,邹贵生,白海林,刘磊,闫久春,ZHOU Yunhong. 焊接学报. 2013(08)
[4]微电子封装用金锡合金钎料[J]. 刘泽光,陈登权,罗锡明,许昆. 贵金属. 2005(01)
[5]铋在银基钎料中的行为和影响[J]. 薛松柏,钱乙余,胡晓萍,郝和铭,顾文华. 焊接学报. 1998(04)
[6]铜导电胶老化性能的研究[J]. 陈治中,许佩新,谢文明. 材料科学与工程. 1998(02)
博士论文
[1]Cu@Sn核壳粉体制备及其高熔点焊缝的性能与组织演变[D]. 胡天麒.哈尔滨工业大学 2017
[2]纳米银浆低温快速烧结机理及其接头性能研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3144096
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型的功率器件封装示意图
图 1-2 导电银胶 SEM 图像[35]，导电胶还不适合作为新一代大功率高密度器件的先，胶的固化时间长；其次胶在高温下容易碳化，性能；目前导电胶导热最高为 25 W/(m·K)，导热性并且其导电性能也差。结技术金属烧结的低温连接技术（LTJT，Low Temp一种可以在低温下形成高熔点焊点的冶金互连技胶，其工艺温度低，接头性能好，是一种非常有。该技术主要是根据纳米颗粒的小尺寸效应，其表级别而提高。纳米颗粒的烧结温度可以大大低于块到具有块体金属熔点的烧结接头[41]。属相比，纳米结构贵金属材料，特别是银，由于其热传导率的结合，得到了广泛的研究。在纳米结构
01 2R R G / A T（1-γ ——超额自由能；1,R2——曲面接触点曲率半径；0P ——表面的压强。表面能不仅与曲率有关，还与断裂化学键的能量有关；烧结过程的驱动表面能的降低过程，因而当颗粒尺寸减小到纳米级时，烧结的驱动力会提高通常在烧结的情况下，烧结过程受烧结温度和烧结时间的控制。材料的烧温度为：Ts Tm；其中Ts 为烧结温度，Tm 为熔化温度。虽然烧结过程在大多数情况下没有熔化，但 NPs 中 Tm 含量的降低会导结温度的降低[43]。.2.3.2 纳米颗粒连接机制由于尺寸的影响，纳米材料在连接过程中会表现出比块体材料更大的活性为尺寸较小，颗粒的比表面积更大，材料熔点，粒径尺寸与表面原子百分总趋势如图 1-3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu/Sn/Cu超声-TLP接头的显微组织与力学性能[J]. 刘积厚,赵洪运,李卓霖,宋晓国,董红杰,赵一璇,冯吉才. 金属学报. 2017(02)
[2]基于反相微乳液体系制备低温烧结纳米银浆的工艺方法[J]. 陈薪宇,张平,蔡苗,陈显平,杨道国. 电子元件与材料. 2016(03)
[3]纳米银与纳米铜混合焊膏用于电子封装低温烧结连接[J]. 张颖川,闫剑锋,邹贵生,白海林,刘磊,闫久春,ZHOU Yunhong. 焊接学报. 2013(08)
[4]微电子封装用金锡合金钎料[J]. 刘泽光,陈登权,罗锡明,许昆. 贵金属. 2005(01)
[5]铋在银基钎料中的行为和影响[J]. 薛松柏,钱乙余,胡晓萍,郝和铭,顾文华. 焊接学报. 1998(04)
[6]铜导电胶老化性能的研究[J]. 陈治中,许佩新,谢文明. 材料科学与工程. 1998(02)
博士论文
[1]Cu@Sn核壳粉体制备及其高熔点焊缝的性能与组织演变[D]. 胡天麒.哈尔滨工业大学 2017
[2]纳米银浆低温快速烧结机理及其接头性能研究[D]. 王帅.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3144096
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