铟填充泡沫银耐高温焊缝的低温连接工艺和性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Taosnowball
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电子器件正朝着高功率密度、尺寸小型化的趋势发展,其使用环境温度也由于芯片的大量产热以及散热的不及时而逐步升高。以SiC为代表的第三代半导体材料可在高温下稳定工作,而且还具备宽禁带、击穿电压、响应速度、耐高温方面的优势。然而,SiC芯片发展急需解决的瓶颈性问题之一就是缺少可以同样耐高温的芯片贴装材料(>300℃)。本课题提出基于铟填充泡沫银的焊缝结构,由于泡沫Ag的巨大比表面积而大大加快了反应速率,进而减少了焊接时间。由于In的熔点低,本课题的焊接工艺可以在200℃下完成,减小了焊接过程中的热应力。并且,焊接完成后的焊缝和老化后的焊缝,由于分别形成Ag9In4及(Ag),从而熔点可分别达到660℃和695℃。因此,具有了成为下一代半导体的耐高温贴装材料的可能。压汞试验表明本课题中用于焊接的泡沫Ag的孔隙率为28.03%,由此经过计算得出泡沫Ag的比表面积为78.9 cm2/g,是传统的TLP工艺的比表面积的9.5倍。进一步分析则得出了焊缝的最终成分与泡沫Ag的孔隙率之间的关系。泡沫Ag的孔径等特征可由机械压片方式来调整,对其微观结构表征的结果表明泡沫Ag泡沫的开放性。通过调整温度、压力、时间、助焊剂、基板等焊接工艺参数,焊缝的形貌得到了最佳优化。当选用Cu基板进行焊接时,在160℃的低温下即可完成焊接过程,然而Cu基板在后续的老化过程中会出现严重的可靠性问题。因此,最终选择了使用Ag基板,在200℃-10 min-0.5 MPa压力的条件下完成焊接过程,低熔点In被完全消耗掉,焊缝的结构由泡沫Ag骨架和Ag9In4化合物组成,焊缝中没有明显的孔洞,厚度在300μm左右。利用SEM、XRD等分析检测手段对焊缝的反应过程进行了表征,提出了焊缝中Ag-In反应的短程扩散机制,很好地解释了焊缝在反应过程中出现的成分不均匀的现象。对刚完成焊接过程的焊缝进行的室温剪切测试表明焊缝的剪切强度达到37.6 MPa,焊缝沿Z字形断裂,断口表现为脆性断裂形貌。为检验焊缝在高温下长时间服役的可靠性,对焊缝进行了300℃,不同时间的老化实验。对老化后的试样进行成分分析、室温剪切、高温剪切、维氏硬度、电阻率等性能测试。结果表明老化后焊缝的成分由Ag9In4变为(Ag),相比与刚焊接完成的状态,室温剪切强度提升至49.7 MPa。伴随着成分的变化,焊缝的电阻率升高,剪切强度降低,维氏硬度降低。在300℃下,剪切强度可达37.9 MPa,400℃环境下,剪切强度可达26.2 MPa,即使在500℃下,剪切强度也达到了13.0 MPa。老化后的断口呈不规则曲折的形式,焊缝老化后由于成分变为Ag固溶体,高温剪切断口出现大量塑性的剪切带痕迹。对于500℃剪切得到的断口,则发现了晶界滑移的特征。
其他文献
在统计独立的正态分布空间中,计算结构可靠指标的方法有很多种,如“均值一次二阶矩法”、“改进一次二阶矩法”、“梯度优化法”、“蒙特卡罗法”、“JC法”等等。本文先主要
固体可调谐激光器在科学研究、医学、测量学、测试技术、超快脉冲激光器以及通讯等领域有着广泛的应用。其核心部件为可调谐激光晶体,晶体的物理性质和光学性质直接决定了激
为了克服无刷直流电机控制系统中传统的PID控制策略所暴露出的鲁棒性差等缺点,提出了具有快速响应能力和强鲁棒性的滑模变结构控制策略。分析了无刷直流电机的数学模型,将滑模
招标、投标是一种贸易方式的两个方面,这种贸易方式既适用于设备物资的采购,也适用于发包工程项目,此外,它还是社会主义市场经济条件下一种较为成熟、高级、规范化的交易方式
为提高创新创业教育效果,适应应用型本科会计学专业的培养要求,需要融合创新创业教育与会计学专业课程教学。会计学专业开设的课程大都与创新创业相关,而财务成本管理类课程
自新冠肺炎疫情发生以来,疫情防控成为全社会的第一要务。战“疫”主题文艺作品如雨后春笋。作为源远流长的文艺体裁,诗歌的创作数量尤甚。《中国艺术报》从2月5日起,特别推出“
报纸
综述了国内外有关TNAZ两种工业合成(中试)方法及其最新进展,归纳了TNAZ的物理化学性能、感度及与其它炸药的熔融性,并介绍了它的应用状况.
为了解决混凝土构件实验中大刚体位移、低应变的变形特点使常用测量技术难以胜任实验测试要求的问题,采用提高数字图像相关法(DIC)形函数阶次和选择合适的相关函数以提高图像位
目的探讨改良的通过上肢静脉经外周中心静脉置管(PICC)置入导管长度测量的方法对提高导管尖端位于上腔静脉下段与卡沃-心房交接处(CAJ)以上位置的准确率的效果.方法将接受PIC
目的:研究藁本内酯对低灌注大鼠水迷宫成绩的改善和对海马神经元的保护作用,探讨其神经元保护的作用机制。方法:取健康雄性SD大鼠24只(体重260~280 g),随机分为对照组、低灌注组