Cu/Sn/Ni体系瞬态液相软钎焊工艺及互连机理研究
发布时间：2021-10-23 14:44
SiC作为新一代的宽带系半导体材料,以其为基础制备的高温功率器件得到了迅速发展和广泛应用,这必然对封装互连技术和材料提出了新的挑战,开发出能够提供高温条件下可靠互连的芯片接合技术成为了封装技术领域最重要的研究方向之一。高熔点合金钎料和纳米银浆等存在成本高、工艺复杂等诸多不足,为应对这一技术挑战,瞬态液相扩散连接（TLP）技术被应用于高温功率器件的封装互连,该方法可以在较低的烧结温度下形成具备高熔点特性的金属间化合物接头,可以满足焊点或互连接头对高温可靠性的要求。本文通过TLP技术分别完成了Cu/Sn/Cu、Ni/Sn/Ni以及Cu/Sn/Ni的互连,并在TLP技术的基础上,采用对试件施加超声的方法,在极短时间内获得金属间化合物接头。并分别对互连工艺中界面冶金反应、焊缝微观组织形貌、力学性能和热稳定性进行了研究。采用TLP工艺,完成了Cu/Cu、Ni/Ni同质金属的互连,并通过延长等温反应时间,最终均获得了全金属间化合物接头。随着等温反应的进行,扩散机制由晶界扩散转变为体扩散,造成金属间化合物层的生长速率随着时间的延长均呈现下降的趋势。在两种体系中,不同金属间化合物的形核长大过程不同,在...
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的与意义
1.2 TLP技术的研究现状
1.2.1 TLP技术的定义
1.2.2 新型的TLP工艺
1.2.3 应用于电子封装TLP工艺的体系设计
1.3 TLP工艺在电子封装领域的应用
1.3.1 TLP工艺在Cu/Sn/Cu体系中的应用
1.3.2 TLP工艺在Cu/Sn/Ni体系中的应用
1.4 超声技术在金属互连工艺中的研究
1.5 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及试验方案
2.1 试验材料的准备
2.2 试验设备与互连工艺
2.2.1 试验设备
2.2.2 固定焊缝厚度的TLP工艺
2.2.3 超声辅助TLP工艺
2.3 接头微观组织和性能分析
2.3.1 接头微观组织及界面金属间化合物的表征
2.3.2 互连接头的剪切强度测试
2.3.3 互连接头的热力学稳定性
第3章 二元Cu/Sn和Ni/Sn体系的TLP工艺研究
3.1 引言
3.2 TLP工艺接头界面反应研究
3.2.1 Cu/Sn/Cu体系TLP工艺接头界面反应研究
3.2.2 Ni/Sn/Ni体系TLP工艺接头界面反应研究
3.3 TLP工艺接头微观组织研究
3.3.1 Cu/Sn/Cu TLP工艺接头微观组织研究
3.3.2 Ni/Sn/Ni TLP工艺接头微观组织研究
3.4 TLP工艺接头机械性能研究
3.5 本章小结
第4章 Cu/Sn/Ni体系TLP工艺研究
4.1 引言
4.2 Cu/Sn/Ni体系TLP工艺接头界面反应研究
4.2.1 260℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.2.2 300℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.2.3 340℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.3 TLP工艺接头微观组织研究
4.3.1 260℃下接头微观组织研究
4.3.2 300℃下接头微观组织研究
4.3.3 340℃下接头微观组织研究
4.4 TLP工艺接头可靠性研究
4.5 超声辅助TLP工艺研究
4.5.1 接头微观组织研究
4.5.2 超声作用机理研究
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]老化退火中Cu/AuSn20/Ni焊点的组织演变[J]. 彭健,王日初,韦小凤,刘锐,王檬. 材料热处理学报. 2013(S2)
[2]Cu-Ni交互作用对Cu/Sn/Ni焊点液固界面反应的影响[J]. 黄明亮,陈雷达,赵宁. 中国有色金属学报. 2013(04)
[3]Cu6Sn5和Ni3Sn4结构性能的第一原理计算[J]. 王宏伟,孙实春,徐振清,张珑. 焊接学报. 2012(09)
[4]碳化硅（SiC）功率器件及其在航天电子产品中的应用前景展望[J]. 白玉新,刘俊琴,李雪,曹英健,张建国,仲悦. 航天标准化. 2011(03)
[5]界面耦合作用对Cu（Ni）/Sn-Ag-Cu/Cu（Ni）BGA焊点界面IMC形成与演化的影响[J]. 李勋平,周敏波,夏建民,马骁,张新平. 金属学报. 2011(05)
[6]AZ31B镁合金超声振动钎焊接头微观结构和力学性能[J]. 高晨,李红,栗卓新. 焊接学报. 2009(02)
[7]异种材料TLP扩散连接过程的非对称性[J]. 曲文卿,庄鸿寿,张彦华. 中国有色金属学报. 2003(02)
[8]瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同[J]. 张贵锋,张建勋,王士元,邱凤翔. 焊接学报. 2002(06)
硕士论文
[1]单晶铜在无铅钎料中的界面反应及溶解行为[D]. 崔益鹏.大连理工大学 2010
本文编号：3453375
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的与意义
1.2 TLP技术的研究现状
1.2.1 TLP技术的定义
1.2.2 新型的TLP工艺
1.2.3 应用于电子封装TLP工艺的体系设计
1.3 TLP工艺在电子封装领域的应用
1.3.1 TLP工艺在Cu/Sn/Cu体系中的应用
1.3.2 TLP工艺在Cu/Sn/Ni体系中的应用
1.4 超声技术在金属互连工艺中的研究
1.5 本文的主要研究内容
第2章 试验材料及试验方案
2.1 试验材料的准备
2.2 试验设备与互连工艺
2.2.1 试验设备
2.2.2 固定焊缝厚度的TLP工艺
2.2.3 超声辅助TLP工艺
2.3 接头微观组织和性能分析
2.3.1 接头微观组织及界面金属间化合物的表征
2.3.2 互连接头的剪切强度测试
2.3.3 互连接头的热力学稳定性
第3章 二元Cu/Sn和Ni/Sn体系的TLP工艺研究
3.1 引言
3.2 TLP工艺接头界面反应研究
3.2.1 Cu/Sn/Cu体系TLP工艺接头界面反应研究
3.2.2 Ni/Sn/Ni体系TLP工艺接头界面反应研究
3.3 TLP工艺接头微观组织研究
3.3.1 Cu/Sn/Cu TLP工艺接头微观组织研究
3.3.2 Ni/Sn/Ni TLP工艺接头微观组织研究
3.4 TLP工艺接头机械性能研究
3.5 本章小结
第4章 Cu/Sn/Ni体系TLP工艺研究
4.1 引言
4.2 Cu/Sn/Ni体系TLP工艺接头界面反应研究
4.2.1 260℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.2.2 300℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.2.3 340℃下TLP工艺接头界面反应研究
4.3 TLP工艺接头微观组织研究
4.3.1 260℃下接头微观组织研究
4.3.2 300℃下接头微观组织研究
4.3.3 340℃下接头微观组织研究
4.4 TLP工艺接头可靠性研究
4.5 超声辅助TLP工艺研究
4.5.1 接头微观组织研究
4.5.2 超声作用机理研究
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]老化退火中Cu/AuSn20/Ni焊点的组织演变[J]. 彭健,王日初,韦小凤,刘锐,王檬. 材料热处理学报. 2013(S2)
[2]Cu-Ni交互作用对Cu/Sn/Ni焊点液固界面反应的影响[J]. 黄明亮,陈雷达,赵宁. 中国有色金属学报. 2013(04)
[3]Cu6Sn5和Ni3Sn4结构性能的第一原理计算[J]. 王宏伟,孙实春,徐振清,张珑. 焊接学报. 2012(09)
[4]碳化硅（SiC）功率器件及其在航天电子产品中的应用前景展望[J]. 白玉新,刘俊琴,李雪,曹英健,张建国,仲悦. 航天标准化. 2011(03)
[5]界面耦合作用对Cu（Ni）/Sn-Ag-Cu/Cu（Ni）BGA焊点界面IMC形成与演化的影响[J]. 李勋平,周敏波,夏建民,马骁,张新平. 金属学报. 2011(05)
[6]AZ31B镁合金超声振动钎焊接头微观结构和力学性能[J]. 高晨,李红,栗卓新. 焊接学报. 2009(02)
[7]异种材料TLP扩散连接过程的非对称性[J]. 曲文卿,庄鸿寿,张彦华. 中国有色金属学报. 2003(02)
[8]瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同[J]. 张贵锋,张建勋,王士元,邱凤翔. 焊接学报. 2002(06)
硕士论文
[1]单晶铜在无铅钎料中的界面反应及溶解行为[D]. 崔益鹏.大连理工大学 2010
本文编号：3453375
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