al_ni薄膜自蔓延反应连接温度场模拟及分析

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1、电子工艺技术6ElectronicsProcessTechnology2014年1月第35卷第1期AI／Ni薄膜自蔓延反应连接温度场模拟及分析王百慧，夏卫生，吴丰顺，祝温泊，WANGPaul．HOUEric(1．华中科技大学，湖北武汉430074；2．顺达电脑厂有限公司，广东顺德528308)摘要：白蔓延反应能在极短时间内产生足够集中的热量熔化钎料实现材料的连接，具有连接效率高、对连接母材热影响小等特点，从而在材料连接和电子封装领域有着广泛的应用前景。针对Cu／Cu和Cu／Si两种互连结构，建立

2、Ai／Ni薄膜自蔓延反应的连接温度场有限元模型，分析不同钎料厚度、预热条件等参数以及不同连接材料对自蔓延反应连接温度场的影响规律。关键词：自蔓延反应；连接过程；温度场；有限元模型；AI／Ni薄膜中国分类号：TN605文献标识码：A文章编号：1001—3474(2014)01—0006—05SimulationandAnalysisofTemperatureFieldofSelf-propagatingReactionConnectionBasedaonAIINiIFI_iIIlmWANGBai．

3、hui’．XIAWei．sheng’．WUFeng．shun’，ZHUWen．bo’，WANGPaul．HOUEricl1．HuazhongUniversityofScienceandTechnologyMaterialsScienceandEngineering．Wuhan430074，China；2．MitacComputerlShundelLtd。．Shunde528308．ChinalAbstract：Self·propagatingreactioncanproduceconcentra

4、tedheatinaveryshortperiod0ftime，whichcanmeltsolderandthenachievematerialconnection．Thisheatsourcehashighefficiencyofconnectionandlittleheateffectonbasemateria1．Thus，self-propagatingreactionconnectionmethodhaswidespreadapplicationsforegroundforelectro

5、nicpackagingandmaterialconnection．AimatCu／CuandCu／Siinterconnectionstructure，buildfiniteelementmodelofconnectiontemperaturefieldbasedonAI／Niself-propagatingreaction，andanalyzeinfluencerulesofparameterssuchasdifferentsolderthicknessordifferentpreheati

6、ngtemperatureanddifferentconnectionmaterialontemperaturefieldofself-propagatingreactionconnection。KeyWords：Self-propagatingreaction；Connectionprocess；Temperaturefield；Finiteelementmodel；AI／NifilmDocumentCode：AArticlelD：1001．3474，2叭4，01．0006．05自蔓延反应(S

7、elf-propagatingReaction)能在极中发生两步反应：(1)第一个阶段是包晶反应，在短时间内产生足够集中的热量来熔化钎料实现同种点火之后Al，N金属间化合物迅速形成并生长；(2)或异种材料的连接，具有连接效率高、对母材的热第二阶段是未完全反应的A1、Nigh已经生成的A1Ni，影响小、连接过程中的热应力低等优势，从而在温反应生成最终的反应产物A1Ni，并且AI／Ni自蔓延反度敏感器件、大功率器件以及具有不同热膨胀系数应放出的热量在层间热传导的损失远高于热辐射的损材料的大面积连接中

8、有着广泛的应用前景。目前采失。然而自蔓延燃烧波的移动速度最高可达30m／s，用A1／Ni薄膜自蔓延反应熔化Sn—Ag、Sn—Au等钎料局部温度可在几十毫秒内从1400℃降到室温f1。叫。已成功实现了电子器件、MEMS器件和陶瓷金属／玻因此，难以采用实验检测的方法对反应过程中温度璃间连接】。变化进行研究。已有研究表明，M／Ni自蔓延薄膜在燃烧过程为此，本文通过建立A1／Ni薄膜白蔓延反应连作者简介：王百慧(1988一)，女，硕士，主要从事电子封装与微连接研究。基金项目：科技部2011年中欧科技合作