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环境问题日益受到人们的重视,油动汽车逐渐被混合动力汽车和电动汽车所取代,混合动力汽车和电动汽车必将是汽车未来发展的趋势。在电动汽车和混合动力汽车中,功率器件是电力电子系统能够稳定运行的关键部件之一,其可靠性对汽车运行至关重要。SiC成为继Si之后,新一代很有潜力的半导体材料,与Si基半导体器件相比,SiC基的功率器件能够承受更高温度。采用这种半导体,在设计功率模块时,冷却不再是较大的限制因素,整体模块的体积和重量可以大幅度缩减。镍是一种较为稳定的元素,在电子封装中,与SnPb钎料的反应速度比铜要慢两个数量级,因而可以用作Cu的扩散阻隔层,在UBM(under-bump metallization)中有着广泛应用。根据Ni-Sn二元相图,二者可以形成的相有Ni3Sn、Ni3Sn2和Ni3Sn4;Ni/Sn扩散偶实验表明,Ni3Sn4是Ni-Sn首先生成的相,接着依次是Ni3Sn和Ni3Sn2,但后两者的形成速度较慢。在低温回流(250℃)时,以Ni3Sn4为主,而Ni3Sn4的熔点为794.5℃,这就可以获得低温回流高温使用的效果。在Ni-Sn TLP技术中,250℃条件下,其加工时间长达1-2 h,而且有大量锡的残余,所产生的Ni-Sn IMCs不均匀;如果提高加工温度,又会带来较大的残余应力不利于器件可靠运行。本课题采用一种Ni@Sn核壳结构的新思路来解决由Ni-Sn TLP技术产生的加工时间长、Ni-Sn IMCs不均等问题。Ni@Sn核壳结构是以Ni为核,以Sn为壳,借助于Ni核与Sn壳较大的接触面积,加快Ni与Sn之间冶金反应,缩减加工时间;同时,Ni@Sn由化学镀敷而成,在镀敷层厚度一定的情况下,是一种Ni与Sn成分比例相对固定的结构,这直接使得其回流后所形成焊缝中Ni-Sn IMCs均匀分布。鉴于直接由Ni@Sn粉末制成的钎料膏产生的空隙多,不利于其高温剪切强度,加上Sn在Ni上润湿差所产生的锡富集带来的不利影响,本课题选择将Ni@Sn粉末压制成片使用。回流实验中,首先通过XRD分析知,预制片在250℃条件下,回流约40 min,获得主相为Ni和Ni3Sn4,与预期相符。预制片用于Ni-Ni键合,在回流参数的优化过程中,本课题分析了压力、有机物残余、过量锡的析出等因素对焊缝焊接质量的影响并提出对应的解决方案,最终获得较好的连接。在钎料的性能测试与研究中,其电阻率、高温剪切强度、热膨胀系数和热导率被测试,其中钎料在500℃获得均值高达40.2 MPa的剪切强度,充分证明了Ni@Sn核壳结构预制片钎料的高温可行性。基于此,本课题对其优异的高温剪切性能进行了详细的讨论。