收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Au/In等温凝固芯片焊接研究

王铁兵  
【摘要】: 等温凝固是指:高熔点元素和低熔点元素,在比低熔点元素的熔点略高 的恒定温度下反应,形成固溶体或生成金属间化合物。其特点为所形成的固 溶体或金属间化合物往往具有比反应温度更高的熔点或相变温度。这一特点 运用到焊接中,使焊接可以在较低的温度下进行,而使形成的焊接结构能够 承受比焊接温度更高的温度。 本论文的目的是根据目前封装工业中现有的芯片焊接工艺,以等温凝固 原理为基础开发一种新型具有实用价值的芯片焊接方法。 根据等温凝固原理和芯片焊接的实际需要,从多组二元合金中选出了共 熔点低、反应速度快的金和铟作为焊接材料;并以硅片作为芯片,从目前最 常用的框架材料-铜和铁镍四十二合金中,选出了与硅的热膨胀系数相近的 铁镍四十二合金作为衬底材料。首先考虑到成本和工业上的可行性,对硅片 和衬底上的等温凝固薄膜制作采用了电镀的方法。其次,运用了机械振动去 除铟表面氧化膜以促进焊接反应,以低成本、高速度成功地解决了Au/In焊 接中的关键问题-铟的氧化问题。 在焊接过程中,以超声显微镜作为重要检测手段,结合剪切强度测试等 对焊接参数进行了优化,并阐述了各种参数对焊接的影响。 论文针对两种铟薄膜厚度所产生的焊接,对各自的微结构做了较为细致 的研究,论述了所出现的各种结构特征,并建立了焊接反应模型以描述反应 机制。 热循环、强度、高温稳定性测试、结构再熔化温度测试等对焊接结构的 可靠性作了评估,并且对测试后的微结构变化作了进一步的探讨。 实验结果表明,对于2μm金和3μm铟,250℃下焊接时间约为10秒, 焊层满足美国军方标准(MIL STD 883)规定的强度;能够承受-65℃~150℃热 循环1000周、-55℃~125℃热循环1450周;300℃下保温1000小时无脱落; 结构最高承受温度510℃。 论文最后论述了 Au/In系统用于大芯片焊接的可能性。对于3×3mm2芯 片,初步实验表明,焊接强度满足美国军标的要求,-55℃~125℃热循环1450 周无退化现象。 王铁兵 俗士论文 中文幻丑 经过对材料选择、薄膜制备、焊接优化、微结构分析和可靠性评估后, 本论文完成了芯片焊接新方法的开发。其特点在于:等温凝固和机械振动相 结合;完全针对实际应用。其优点在于:相对于硬焊料焊接温度低;相对于 软焊料,焊接强度高,耐疲劳性能好;相对于有机焊料散热和导电性能高。 该方法不但能适用于硅和铁镍合金间的焊接,同样适用于热膨胀系数相差不 大的其它材料间的焊接;本论文工作同时为等温凝固和机械振动相结合提供 了资料,为其它元素的等温凝固过程提供了线索,因而具有重要潜在的实用 价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 施建中,王铁兵,谢晓明;Au/In合金在陶瓷封装装片中的应用[J];功能材料与器件学报;2000年02期
2 杜茂华,蒋玉齐,罗乐;Cu/Sn等温凝固芯片键合工艺研究[J];功能材料与器件学报;2004年04期
3 王铁兵,施建中,谢晓明;Au/In等温凝固焊接失效模式研究[J];功能材料与器件学报;2001年01期
4 李莉;焦继伟;王立春;吴艳红;罗乐;王跃林;;Cu/Sn等温凝固技术在MEMS气密封装中的应用[J];固体电子学研究与进展;2007年03期
5 李小刚;蔡坚;YoonChul Sohn;Woonbae Kim;;一种基于Ag-Sn等温凝固的圆片键合技术[J];电子工业专用设备;2007年09期
6 荣毅博;蔡坚;王水弟;贾松良;;MEMS圆片级封装用Cu-Sn低温键合机理与工艺研究[J];半导体技术;2009年12期
7 ;其它焊接方法[J];机械制造文摘(焊接分册);2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 谢永慧;刘效方;李晓红;颜鸣皋;;TLP连接过程的动力学研究概述[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
2 王学刚;严黔;李辛庚;;多元体系TLP连接技术研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
3 严黔;;管道瞬时液相扩散连接设备的开发[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
4 陈波;熊华平;毛唯;;TiAl基合金与TC4合金钎焊界面组织及形成机理[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
5 张蕾;侯金保;;DZ40M合金缺陷试样TLP-DB接头力学性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
6 张喜娥;骆合力;李尚平;曹栩;;W、Mo对Ni_3Al基合金凝固过程中枝晶偏析的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王铁兵;Au/In等温凝固芯片焊接研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
2 陈思杰;耐热钢瞬时液相扩散连接界面结构与强化机制研究[D];西安理工大学;2008年
3 谷晓燕;镁基复合材料(TiC_p/AZ91D)瞬间液相扩散连接研究[D];吉林大学;2007年
4 刘卫红;铝基复合材料瞬间液相扩散连接[D];吉林大学;2004年
5 冯力;多元合金凝固微观组织的相场法模拟研究[D];兰州理工大学;2009年
6 龙文元;铝合金凝固过程枝晶生长的相场法数值模拟[D];华中科技大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜茂华;Cu/Sn等温凝固键合在MEMS气密封装中的应用研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
2 王帆;基于KKS模型Al-Cu合金等温凝固过程相场法模拟[D];兰州理工大学;2006年
3 冯力;Fe-C-P三元合金等温凝固过程相场法模拟[D];兰州理工大学;2007年
4 孙强;凝固过程微观组织的相场法模拟[D];沈阳理工大学;2009年
5 崔海霞;凝固过程枝晶生长与微观偏析的相场法模拟[D];沈阳理工大学;2009年
6 杜文浩;GH3128镍基高温合金液相扩散连接工艺及组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 王中晓;SiC颗粒增强LD2复合材料的真空扩散焊[D];山东大学;2008年
8 张翔;碳钢/不锈钢的瞬间液相复合[D];大连交通大学;2007年
9 陈振华;块体镁基非晶态合金的制备及在焊接中的应用[D];江苏大学;2006年
10 李亮;TiAl合金液相扩散连接工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978