形成Cu/SAC105/Cu全化合物微焊点热压钎焊工艺及机理研究
发布时间：2021-12-09 13:46
随着电子产业的迅猛发展,以SiC为代表的第三代半导体高温功率器件相较于传统的Si功率器件具有大禁带宽度、高击穿电压以及高功率密度,这必然使其得到迅速发展和广泛应用,也必将成为半导体功率器件的主流。然而,这对微电子封装技术以及互连材料提出新的挑战,开发出能够在高温环境中稳定工作的互连材料是目前电子封装领域的关键问题之一。近年来,研究制备高熔点的全金属间化合物（Intermetallic Compound,IMC）接头,以满足高温功率器件微焊点高温可靠性的要求是热点问题之一。本文采用Sn-1.0Ag-0.5Cu（SAC105）和纯Sn作为中间层钎料,对Cu/SAC105/Cu和Cu/Sn/Cu两种结构进行热压钎焊和感应钎焊实验,探索互连温度、压力、时间对接头微观组织的影响,以在较短的时间获得全IMC接头。并对接头的界面反应机理、接头微观组织形貌以及纳米压痕性能进行分析研究。采用热压钎焊工艺,对Cu/SAC105/Cu进行互连,通过延长高温停留时间,探究接头的界面微观组织演变机理,最终在450?C、0.016 MPa、9.9 s获得全IMC微焊点,揭示了热压钎焊条件下温度梯度对接头界面反应机...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景以及课题研究目的与意义
1.2 第三代半导体高温功率器件封装材料的研究现状
1.2.1 高熔点合金钎料研究
1.2.2 纳米颗粒烧结技术研究
1.2.3 瞬态液相连接技术研究
1.3 全IMC微焊点的研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 实验材料、设备及工艺
2.1 引言
2.2 实验材料
2.2.1 钎料Sn-1.0Ag-0.5Cu的制备
2.2.2 母材Cu基板的处理
2.3 全Cu/IMC/Cu微焊点的制备
2.3.1 热压钎焊设备及Cu/SAC105/Cu微焊点互连工艺
2.3.2 感应钎焊设备及Cu/SAC105/Cu微焊点互连工艺
2.4 接头微观组织分析实验
2.4.1 金相试样的制备
2.4.2 Cu/SAC105/Cu微焊点微观组织电镜分析
2.4.3 界面IMC层厚度测量
2.5 纳米压痕性能测试
2.6 本章小结
第3章 热压钎焊微焊点界面IMC生长行为及纳米压痕性能
3.1 引言
3.2 高温停留时间对微焊点IMC演变规律的影响
3.2.1 Cu/SAC105/Cu微焊点微观组织
3.2.2 Cu/Sn/Cu微焊点IMC微观组织
3.2.3 界面微观组织演变机理
3.3 热压钎焊温度对微焊点IMC生长及演变规律的影响
3.4 热压钎焊次数对微焊点IMC生长及演变规律的影响
3.5 热压钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点IMC的纳米压痕性能
3.6 本章小结
第4章 感应钎焊微焊点界面IMC生长行为及纳米压痕性能
4.1 引言
4.2 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的生长行为
4.2.1 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的微观组织演变
4.2.2 感应钎焊Cu/SAC105/Cu接头IMC演变机理
4.3 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的纳米压痕性能
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热迁移作用下Cu6Sn5的组织演变及生长动力学研究[J]. 李达磊,卫国强,刘磊. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[2]温度梯度对Cu/Sn/Cu微焊点界面反应和剪切强度的影响[J]. 张春红,江馨,岳精雷,王渝,蒋志高,杨栋华,甘贵生,刘歆. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(04)
[3]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)
[4]热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响[J]. 赵宁,钟毅,黄明亮,马海涛,刘小平. 物理学报. 2015(16)
[5]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)
[6]Sn-Cu钎料液态结构的研究[J]. 赵宁,潘学民,马海涛,王来. 金属学报. 2008(04)
博士论文
[1]微焊点Cu-Sn化合物演变规律及其原位力学性能研究[D]. 殷祚炷.哈尔滨理工大学 2018
[2]Cu/SAC/Cu微焊点变温原位塑性及蠕变行为研究[D]. 孔祥霞.哈尔滨理工大学 2017
[3]Cu-Sn化合物电流辅助定向生长与微焊点瞬态键合机理[D]. 刘宝磊.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]一种纳米AgCu互连的SiC功率模块制造工艺和性能研究[D]. 韩晔.哈尔滨工业大学 2017
[2]热迁移对微焊点显微组织及力学性能的影响[D]. 刘恒林.华南理工大学 2017
[3]超声辅助高频感应熔敷金属镍复合涂层的研究[D]. 崔洋.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3530738
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景以及课题研究目的与意义
1.2 第三代半导体高温功率器件封装材料的研究现状
1.2.1 高熔点合金钎料研究
1.2.2 纳米颗粒烧结技术研究
1.2.3 瞬态液相连接技术研究
1.3 全IMC微焊点的研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 实验材料、设备及工艺
2.1 引言
2.2 实验材料
2.2.1 钎料Sn-1.0Ag-0.5Cu的制备
2.2.2 母材Cu基板的处理
2.3 全Cu/IMC/Cu微焊点的制备
2.3.1 热压钎焊设备及Cu/SAC105/Cu微焊点互连工艺
2.3.2 感应钎焊设备及Cu/SAC105/Cu微焊点互连工艺
2.4 接头微观组织分析实验
2.4.1 金相试样的制备
2.4.2 Cu/SAC105/Cu微焊点微观组织电镜分析
2.4.3 界面IMC层厚度测量
2.5 纳米压痕性能测试
2.6 本章小结
第3章 热压钎焊微焊点界面IMC生长行为及纳米压痕性能
3.1 引言
3.2 高温停留时间对微焊点IMC演变规律的影响
3.2.1 Cu/SAC105/Cu微焊点微观组织
3.2.2 Cu/Sn/Cu微焊点IMC微观组织
3.2.3 界面微观组织演变机理
3.3 热压钎焊温度对微焊点IMC生长及演变规律的影响
3.4 热压钎焊次数对微焊点IMC生长及演变规律的影响
3.5 热压钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点IMC的纳米压痕性能
3.6 本章小结
第4章 感应钎焊微焊点界面IMC生长行为及纳米压痕性能
4.1 引言
4.2 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的生长行为
4.2.1 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的微观组织演变
4.2.2 感应钎焊Cu/SAC105/Cu接头IMC演变机理
4.3 感应钎焊Cu/SAC105/Cu微焊点的纳米压痕性能
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热迁移作用下Cu6Sn5的组织演变及生长动力学研究[J]. 李达磊,卫国强,刘磊. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[2]温度梯度对Cu/Sn/Cu微焊点界面反应和剪切强度的影响[J]. 张春红,江馨,岳精雷,王渝,蒋志高,杨栋华,甘贵生,刘歆. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(04)
[3]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)
[4]热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响[J]. 赵宁,钟毅,黄明亮,马海涛,刘小平. 物理学报. 2015(16)
[5]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)
[6]Sn-Cu钎料液态结构的研究[J]. 赵宁,潘学民,马海涛,王来. 金属学报. 2008(04)
博士论文
[1]微焊点Cu-Sn化合物演变规律及其原位力学性能研究[D]. 殷祚炷.哈尔滨理工大学 2018
[2]Cu/SAC/Cu微焊点变温原位塑性及蠕变行为研究[D]. 孔祥霞.哈尔滨理工大学 2017
[3]Cu-Sn化合物电流辅助定向生长与微焊点瞬态键合机理[D]. 刘宝磊.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]一种纳米AgCu互连的SiC功率模块制造工艺和性能研究[D]. 韩晔.哈尔滨工业大学 2017
[2]热迁移对微焊点显微组织及力学性能的影响[D]. 刘恒林.华南理工大学 2017
[3]超声辅助高频感应熔敷金属镍复合涂层的研究[D]. 崔洋.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3530738
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3530738.html
