Cu@Sn核壳结构钎料膏耐高温焊缝的制备工艺与性能研究
发布时间：2021-03-02 01:31
近年来,随着电子器件服役于高功率、高频率以及高温环境的情况不断增加,电子器件能否在高温下长期稳定工作,成为目前亟需解决的问题。Si C、Ga N等第三代半导体材料具有优异的性能,可以应用于高温、高频等恶劣环境中。为了充分发挥其优势,目前急需研发新的无铅高温钎料,保证芯片与基板之间的互连结构能够耐受住更高的温度。本文基于瞬态液相连接法（TLP）,提出将核壳结构应用到TLP工艺中,因为核壳材料增大了金属间的有效反应面积,能加速其焊接速度,同时选用具有优良的导电与导热性能的Cu与电子封装领域应用最为常见的Sn基材料,使其在较低的温度下回流焊接,焊缝中生成的Cu-Sn金属间化合物由于具有较高的熔点,可以满足“低温连接、高温服役”的需求。课题首先结合已有的Cu@Sn核壳结构粉体制备工艺,重点探究了制备工艺中的各项关键优化参数,最后在5μm的Cu核外层包覆了厚度为1μm的均匀Sn层,符合后续制备钎料膏的需求。为了更好地适应实际生产需求,本文将Cu@Sn核壳结构粉体与不同种类的助焊膏混合制备成钎料膏,将其涂覆在Cu基板上,使基板与焊缝之间形成“三明治”结构。本实验最终采用型号为MK-504L的助焊膏...
【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】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
00℃焊接2分钟，施加压力为2MPa时的AuSn/Cu焊缝SEM图[14]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-胶中填充碳纳米材料以提高其性能已成为目前研究的热点。图1-2导电胶粘接示意图[23]a)各向异性导电胶；b)各向同性导电胶Zhang等人[24]开发了一种CNT/CB双填充导电胶（DFCA），研究了CNT与CB的比例以及纳米填料的总重量百分比对DFCA的电阻率以及机械和压阻行为的影响。结果显示，总填充量为2wt％的CNT/CB双填充导电胶的性能与经济性之间达到最佳平衡的最佳比例为CNT：CB=1：3。当将DFCA用作功能性粘合剂在多种材料的汽车中使用时，总体弯曲强度和扭转刚度分别提高了2.5％和8.7％。Zhang等人[25]将银纳米颗粒（AgNPS）和石墨烯纳米片（GNS）引入基质树脂中以制备导电胶复合材料。发现导电胶在空气氛围中150℃的条件下，烧结30分钟而固化。结果表明，填充了65wt％的AgNPS与0.5wt％的GNS，导电胶的电阻率渗透阈值达到3.5×10-4Ω·cm，剪切强度达到10.8MPa。Zhang等人[26]在几层石墨烯（FLG）/聚合物复合材料中添加三种不同类型的纳米填料（其中包括BN，TiO2和Al2O3颗粒）来设计三维导电胶（ECA）。结果显示，FLG20的最低薄层电阻值接近于2.1×10-2Ω·cm，而优化的ECAs的组成是FLG20的固体含量为60％，并且添加2wt％的Al2O3时，薄层电阻值低至5.18×10-3Ω·cm，与原始FLG相比降低了73％，图1-3为导电填料分散状态的前后示意图。图1-3导电填料分散状态的前后示意图[26]a）加入纳米导电填料的石墨烯复合材料；b）无导电填料的石墨烯复合材料
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-胶中填充碳纳米材料以提高其性能已成为目前研究的热点。图1-2导电胶粘接示意图[23]a)各向异性导电胶；b)各向同性导电胶Zhang等人[24]开发了一种CNT/CB双填充导电胶（DFCA），研究了CNT与CB的比例以及纳米填料的总重量百分比对DFCA的电阻率以及机械和压阻行为的影响。结果显示，总填充量为2wt％的CNT/CB双填充导电胶的性能与经济性之间达到最佳平衡的最佳比例为CNT：CB=1：3。当将DFCA用作功能性粘合剂在多种材料的汽车中使用时，总体弯曲强度和扭转刚度分别提高了2.5％和8.7％。Zhang等人[25]将银纳米颗粒（AgNPS）和石墨烯纳米片（GNS）引入基质树脂中以制备导电胶复合材料。发现导电胶在空气氛围中150℃的条件下，烧结30分钟而固化。结果表明，填充了65wt％的AgNPS与0.5wt％的GNS，导电胶的电阻率渗透阈值达到3.5×10-4Ω·cm，剪切强度达到10.8MPa。Zhang等人[26]在几层石墨烯（FLG）/聚合物复合材料中添加三种不同类型的纳米填料（其中包括BN，TiO2和Al2O3颗粒）来设计三维导电胶（ECA）。结果显示，FLG20的最低薄层电阻值接近于2.1×10-2Ω·cm，而优化的ECAs的组成是FLG20的固体含量为60％，并且添加2wt％的Al2O3时，薄层电阻值低至5.18×10-3Ω·cm，与原始FLG相比降低了73％，图1-3为导电填料分散状态的前后示意图。图1-3导电填料分散状态的前后示意图[26]a）加入纳米导电填料的石墨烯复合材料；b）无导电填料的石墨烯复合材料
本文编号：3058347
【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】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
00℃焊接2分钟，施加压力为2MPa时的AuSn/Cu焊缝SEM图[14]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-胶中填充碳纳米材料以提高其性能已成为目前研究的热点。图1-2导电胶粘接示意图[23]a)各向异性导电胶；b)各向同性导电胶Zhang等人[24]开发了一种CNT/CB双填充导电胶（DFCA），研究了CNT与CB的比例以及纳米填料的总重量百分比对DFCA的电阻率以及机械和压阻行为的影响。结果显示，总填充量为2wt％的CNT/CB双填充导电胶的性能与经济性之间达到最佳平衡的最佳比例为CNT：CB=1：3。当将DFCA用作功能性粘合剂在多种材料的汽车中使用时，总体弯曲强度和扭转刚度分别提高了2.5％和8.7％。Zhang等人[25]将银纳米颗粒（AgNPS）和石墨烯纳米片（GNS）引入基质树脂中以制备导电胶复合材料。发现导电胶在空气氛围中150℃的条件下，烧结30分钟而固化。结果表明，填充了65wt％的AgNPS与0.5wt％的GNS，导电胶的电阻率渗透阈值达到3.5×10-4Ω·cm，剪切强度达到10.8MPa。Zhang等人[26]在几层石墨烯（FLG）/聚合物复合材料中添加三种不同类型的纳米填料（其中包括BN，TiO2和Al2O3颗粒）来设计三维导电胶（ECA）。结果显示，FLG20的最低薄层电阻值接近于2.1×10-2Ω·cm，而优化的ECAs的组成是FLG20的固体含量为60％，并且添加2wt％的Al2O3时，薄层电阻值低至5.18×10-3Ω·cm，与原始FLG相比降低了73％，图1-3为导电填料分散状态的前后示意图。图1-3导电填料分散状态的前后示意图[26]a）加入纳米导电填料的石墨烯复合材料；b）无导电填料的石墨烯复合材料
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-胶中填充碳纳米材料以提高其性能已成为目前研究的热点。图1-2导电胶粘接示意图[23]a)各向异性导电胶；b)各向同性导电胶Zhang等人[24]开发了一种CNT/CB双填充导电胶（DFCA），研究了CNT与CB的比例以及纳米填料的总重量百分比对DFCA的电阻率以及机械和压阻行为的影响。结果显示，总填充量为2wt％的CNT/CB双填充导电胶的性能与经济性之间达到最佳平衡的最佳比例为CNT：CB=1：3。当将DFCA用作功能性粘合剂在多种材料的汽车中使用时，总体弯曲强度和扭转刚度分别提高了2.5％和8.7％。Zhang等人[25]将银纳米颗粒（AgNPS）和石墨烯纳米片（GNS）引入基质树脂中以制备导电胶复合材料。发现导电胶在空气氛围中150℃的条件下，烧结30分钟而固化。结果表明，填充了65wt％的AgNPS与0.5wt％的GNS，导电胶的电阻率渗透阈值达到3.5×10-4Ω·cm，剪切强度达到10.8MPa。Zhang等人[26]在几层石墨烯（FLG）/聚合物复合材料中添加三种不同类型的纳米填料（其中包括BN，TiO2和Al2O3颗粒）来设计三维导电胶（ECA）。结果显示，FLG20的最低薄层电阻值接近于2.1×10-2Ω·cm，而优化的ECAs的组成是FLG20的固体含量为60％，并且添加2wt％的Al2O3时，薄层电阻值低至5.18×10-3Ω·cm，与原始FLG相比降低了73％，图1-3为导电填料分散状态的前后示意图。图1-3导电填料分散状态的前后示意图[26]a）加入纳米导电填料的石墨烯复合材料；b）无导电填料的石墨烯复合材料
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