In填充泡沫Cu焊缝制备与组织演化规律研究

发布时间：2024-03-09 01:25

　　电子器件日趋小型化,器件的集成度也随之提升,电流密度、功率密度大幅提升,导致芯片在工作时产生大量的热量,需要有足够耐高温的能力。SiC等第三代半导体材料本身具有优异的性能,尤其是耐高温性能,可以满足电子器件的发展需求。然而,关键性问题是缺乏与之相匹配的高温芯片贴装材料。本课题为了解决这一需求,提出了两种焊缝结构,一种新型TLP焊缝,一种Cu-Cu互连焊缝,旨在实现“低温短时连接,高温服役”。通过电镀制备前驱体Cu-Zn合金,发现电镀液中主盐离子浓度不同时,制备的合金结构不同,继而后续经去合金化处理后制备的泡沫Cu结构不同。根据泡沫Cu制备过程中出现的两种结构各自的特性,分别将其应用于不同结构焊缝的制备,并对两种结构的焊缝进行了性能表征以及老化后的力学性能测试。对于新型TLP焊缝,0.75 MPa压力下165℃、10 min的低温短时条件下即可以将低温钎料In完全消耗,焊缝由致密化的泡沫Cu与η相、Cu₁₁In₉相组成,当焊接温度为310℃,焊缝由致密化的泡沫Cu与熔点大于600℃的δ相与η相组成。通过对焊缝显微形貌的观察,发现随着焊接时长延长...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2纳米不同成分Sn-Ag-Cu焊点的剪切强度[17]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-切强度显著下降，共晶焊点的下降幅度高达23%。而未经处理的Cu基板，在老化后焊点剪切强度下降幅度不明显。作者认为，这是由于Cu基板表面的光滑度会影响回流后焊点的冷却速度，而焊点的冷却速度则会影响剪切强度。图1-2纳米不同成分Sn-Ag-Cu焊点....

图1-5不同SiC添加量焊缝剪切强度与热循环的关系[21]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-5不同SiC添加量焊缝剪切强度与热循环的关系[21]Wang等人[22]为了克服基于第三代半导体GaN的大功率器件的散热问题，通过将Mo/Au（5nm/11nm）纳米层沉积在GaN和金刚石晶圆上，在室温下施加一定压力键合，结合强度为6.8....

图1-6TLP示意图：a）薄膜状叠层；b）颗粒状混膏[24]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-5不同SiC添加量焊缝剪切强度与热循环的关系[21]Wang等人[22]为了克服基于第三代半导体GaN的大功率器件的散热问题，通过将Mo/Au（5nm/11nm）纳米层沉积在GaN和金刚石晶圆上，在室温下施加一定压力键合，结合强度为6.8....

图1-8280℃下Ag-Sn-Ag焊缝中孔洞的显微组织：a）150min；b）300min[26]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-中的Cu量太少，难以生成足量的填充颗粒，从图b）中我们也可以看出在Cu量充足的时候，Cu6Sn5呈连续的叠片状。由图c）、d），可以看出，在反应初期，上基板表面的Cu膜可以缓冲Ag-Sn之间的反应，使上层的Ag3Sn层明显薄于下层。如图c）、d....

本文编号：3922689