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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。