低温回流高温服役ag-in体系tlp钎料的制备与研究

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1、硕士学位论文低温回流高温服役Ag-In体系TLP钎料的制备与研究RESEARCHONSILVER-INDIUMTLPSOLDERPREPARATIONFORLOW-TEMPREFOLWINGANDHIGH-TEMPSERVICE李准哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TG113.25学校代码：10213国际图书分类号：654.721密级：公开工程硕士学位论文低温回流高温服役Ag-In体系TLP钎料的制备与研究硕士研究生：李准导师：陈宏涛副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生

2、院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TG113.25U.D.C:654.721DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONSILVER-INDIUMTLPSOLDERPREPARATIONFORLOW-TEMPREFOLWINGANDHIGH-TEMPSERVICECandidate：LiZhunSupervisor：AssociateProf.ChenHongtaoAcademicDe

3、greeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据摘要摘要随着电子器件的服役环境越来越复杂，用于高温、高频、大功率等极端环境的芯片日益突出其重要性，这对芯片的连接材料提出了更高的要求，它要求连

4、接材料能在高温环境下长期稳定可靠地工作。同时，在电子封装领域，随着芯片的互联密度和功率密度的不断提高，芯片本身产生的热量也越来越高，也需要耐高温的连接材料。为了更好地与实际封装工艺相匹配，避免器件损伤，还要求封装温度和压力不宜过高。目前开发的可在低温下形成连接，高温环境下服役的连接技术主要有纳米银烧结法、固-液互扩散连接法、瞬态液相烧结法和纳米多孔金属热压键合法，各有不足之处。本课题旨在探索能够满足“低温回流，快速反应、高温服役”三项要求的Ag-In体系TLP新型钎料。课题首先制备Ag@In核壳结构金属粉作为钎

5、料，金属粉以Ag为内核，In为壳层，在200℃下回流时，In壳层熔化形成连接并与Ag内核发生固-液互扩散生成金属间化合物，最终形成金属间化合物中分散Ag核的焊缝结构，其组成具有很高的熔点，能够在高温下服役。本课题使用化学镀法制备Ag@In核壳结构金属粉，尝试以不同的配方镀覆3μm和30μm两种粒径的球形Ag粉，探究In镀层厚度与In3+浓度和镀覆次数的关系，制备出满足要求的核壳结构金属粉。此外，本课题基于泡沫多孔Ag与微纳尺寸Ag粉都拥有超大比表面积的特点，可以保证足够大的固液接触面积使固液互扩散快速完成，尝试

6、通过丝网印刷的方式将自制In膏印刷到孔隙尺寸为20μm的泡沫Ag上，然后回流，使液态In利用毛细作用填充泡沫Ag，制成泡沫Ag-In钎料片。课题将上述制备的两种钎料进行了焊接实验，并对形成的焊缝进行了比较与表征，两者均满足“低温回流，快速反应，高温服役”的要求。Ag@In核壳结构金属粉的使用方式是将其压制成预制片再进行焊接，包覆In量厚的预制片形成的焊缝性能较好，但由于化学镀自身的限制以及球形结构的特点，不可避免的出现裂纹和孔洞。使用泡沫Ag-In钎料片焊接，得到的焊缝由三维网状Ag骨架和金属间化合物组成，质量

7、良好，性能优异。关键词：功率器件；芯片粘接；TLP；核壳结构；泡沫结构I万方数据AbstractAbstractWiththewideuseofelectronicdevicesinthemorecomplexserviceenvironment,high-temperature,high-frequencyaswellaspowerchipswithcapabilityofservingunderextremeconditionsbecomemoreandmoreimportant.Ithasbroughta

8、greatchallengeforsoldertoservewithlong-termreliabilityunderhightemperature.Besides,theheatgeneratedbythechipitselfbecomesmuchhigherwiththeincreaseofinterconnectdensityandpowerdensity,whichmakesi