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《應(yīng)用于高溫功率芯片封裝的過渡液相連接界面反應(yīng)機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文應(yīng)用于高溫功率芯片封裝的過渡液相連接界面反應(yīng)機(jī)理研究STUDYONTHEINTERFACIALREACTIONOFTRANSIENTLIQUIDPHASEBONDINGFORTHEAPPLICATIONSOFHIGH-TEMPERATUREPOWERDEVICEPACKING田皓哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TG453.9學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：621.791.1密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文應(yīng)用于高溫功率芯片封裝的過渡液相連接界面反應(yīng)機(jī)理研究碩士研究生：田皓導(dǎo)師：趙洪運(yùn)教授申請學(xué)位：工
2、學(xué)碩士學(xué)科：船舶與海洋工程所在單位：船舶與海洋工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文ClassifiedIndex:TG453.9U.D.C:621.791.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEINTERFACIALREACTIONOFTRANSIENTLIQUIDPHASEBONDINGFORTHEAPPLICATIONSOFHIGH-TEMPERATUREPOWERDEVICEPACKINGCa
3、ndidate:TianHaoSupervisor:Prof.ZhaoHongyunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringNavalArchitectureandOceanSpeciality:EngineeringSchoolofNavalArchitectureandAffiliation:OceanEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTech
4、nology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，晶圓鍵合技術(shù)因能夠制造絕緣體硅襯底，并能應(yīng)用于3D微器件多層封裝，而被視作微電子機(jī)械系統(tǒng)制造(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)中一種重要的連接方式。在眾多互連方法中，瞬態(tài)液相擴(kuò)散連接技術(shù)(Transient-Liquid-Phase,TLP)能夠在較低的燒結(jié)溫度下形成高熔點(diǎn)金屬間化合物(IntermetallicCompounds，IMC)接頭而被廣泛應(yīng)用于MEMS器件的封裝互連。在集成電路封裝領(lǐng)域，互連接頭通常是由兩種不同的
5、金屬基板或金屬化層組成，其中非對稱的Ni/Sn/Cu體系已被廣泛地應(yīng)用在當(dāng)前倒裝芯片組裝結(jié)構(gòu)中。本文研究了釬焊溫度對Ni/Sn/Cu體系TLP連接過程中界面冶金反應(yīng)的影響，表征了接頭晶粒形貌演變規(guī)律，揭示了釬焊溫度及Ni濃度對IMC晶粒形貌演變的影響機(jī)制，初步評價(jià)了晶粒形貌對接頭力學(xué)性能的影響規(guī)律；在Ni/Sn/Cu互連基礎(chǔ)上，研究了Ni顆粒添加對Cu-Sn接頭TLP連接過程中IMC晶粒形核機(jī)制的影響，從理論與實(shí)驗(yàn)上詮釋了Ni顆粒添加量和釬焊溫度對IMC晶粒細(xì)化的影響規(guī)律。論文主要研究結(jié)果總結(jié)如下：采用TLP技術(shù)完成Ni
6、/Sn/Cu互連，分別在260oC，300oC和340oC釬焊溫度下獲得全I(xiàn)MC接頭。由于Cu/Ni交互作用的存在，Ni元素在接頭中建立起一定的濃度梯度，通過熱力學(xué)計(jì)算可知，(Cu,Ni)6Sn5晶粒形貌變化與接頭中Ni元素濃度分布有關(guān)，并受釬焊溫度影響；不同釬焊溫度獲得的接頭剪切強(qiáng)度依次為49.8MPa、50.3MPa、42.7MPa，260oC接頭中細(xì)顆粒狀晶粒區(qū)楊氏模量及壓痕硬度值最高，分別為：157.44GPa/7.98GPa。采用TLP技術(shù)在260oC完成不同Ni顆粒含量的Cu/Sn-xwt%Ni/Cu互連，然
7、后分別在260oC，300oC和340oC釬焊溫度下完成Cu/Sn-4wt%Ni/Cu互連并獲得全I(xiàn)MC接頭。Ni顆粒的添加促使(Cu,Ni)6Sn5相在整個(gè)液相釬料中彌散生長，增加了反應(yīng)界面面積的同時(shí)極大提高了初始晶粒的成核數(shù)量，并有效地阻止了晶粒合并，在Cu-Sn接頭中建立了一種有效地細(xì)化IMC晶粒的方法。隨著Ni含量提高，(Cu,Ni)6Sn5晶粒細(xì)化程度提高，Cu3Sn層生長抑制作用越強(qiáng)烈，當(dāng)Ni含量達(dá)到6wt%時(shí)，兩側(cè)Cu3Sn層幾乎完全消失，形成了致密的完全由(Cu,Ni)6Sn5相組成的接頭，其中(Cu,N
8、i)6Sn5晶粒平均尺寸為1.3μm；然而，隨著釬焊溫度升高，Ni顆粒添加引起的晶粒細(xì)化程度開始減弱，當(dāng)釬焊溫度為340oC時(shí)，接頭中(Cu,Ni)6Sn5晶粒平均尺寸為3.7μm，Cu3Sn層平均厚度為2.5μm。剪切實(shí)驗(yàn)表明接頭斷裂位置均發(fā)生在(Cu,Ni)6Sn5晶粒區(qū)，Ni含量為6wt%時(shí)，剪切強(qiáng)度、楊氏模量
