基板烧结中的空洞问题及措施

微波组件中的基板烧结有多种方式,但普遍存在烧结空洞率难以控制的问题,从而使产品质量和性能无法达到预定要求。采用真空烧结方法以解决基板烧结中空洞率高的问题,通过对基板烧结中造成空洞的原因进行试验分析,针对不同因素采取不同的措施。同时对基板烧结工艺进行了较为系统的研究,详细阐述了基板真空烧结的工艺过程,总结了工艺流程,并对工艺细节作出了详细说明。     

IGBT模块超声检测缺陷判据研究

焊层缺陷是影响功率模块寿命和可靠性的主要因素之一,主要采用有限元仿真的研究方法,模拟了焊层缺陷位置、大小等因素对IGBT模块热性能的影响,得到不同的缺陷情况与模块热性能的对应关系并进行拟合,计算出焊层空洞大小临界值,提出了一种IGBT模块超声检测缺陷判据标准。芯片-基板焊层单个空洞率需≤2%,基板-底板焊层单个空洞率需≤2%,芯片-基板焊层整体空洞率与基板-底板焊层整体空洞率之和需≤10%。     

混合烧结高散热导电胶的封装应用及性能

为满足中大尺寸背面裸硅芯片的封装应用及其高散热需求,开发了一种新型混合烧结高散热导电胶,该新型导电胶以有机二元酸表面活化的银粉颗粒、丙烯酸树脂和其他有机添加剂为原料混合制备而成.采用新型导电胶将6 mm×6 mm裸硅芯片粘接到方形扁平无引脚封装键合(QFNWB)产品上,并进行了导电胶黏度测量、X射线无损检测、导电胶和芯片粘接的破坏性推力测试、导热系数测试和可靠性试验.研究结果表明,该导电胶触变指数为7.2,烘烤后无明显气孔产生,6 mm×6 mm裸硅芯片粘接的破坏性推力为343 N,导热系数高达15 W/(m·K).与常规导电胶相比,其导热性能优异,且解决了烧结银导电胶无法应用于中大尺寸背面裸硅芯片的问题,满足产品的高散热和高可靠性要求.     

LTCC三维微流道工艺研究

随着电子技术的发展，电路功率显著上升，散热成为电路设计的一个关键问题。用LTCC技术制作的三维（3D）微流道冷却器可以吸收芯片上的热量，通过液体循环将热量传给外界。本文重点研究了内嵌三维微流道LTCC多层基板成型中的关键工艺：热压、烧结。利用热压牺牲层技术防止微流道在热压过程中塌陷、变形，同时优化烧结曲线，避免多层基板开裂、分层。利用优化的热压、烧结工艺参数，可制备出完好的3D微流道LTCC多层基板，便于后续的散热试验以及优化改进设计。     

氮化铝共烧基板表面焊盘的研究

本文研究了在AlN多层布线共烧基板中，采用Ni作为添加剂的表面焊盘浆料体系中SiO2含量对共烧基板烧结性能的影响。结果表明SiO2的质量分数在0．3％时，AlN多层布线共烧基板的焊接强度达到42MPa，基板的翘曲度小于50μm／50mm。     

晶圆级封装用半烧结型银浆粘接工艺

选取了一种半烧结型银浆进行粘接工艺研究,通过剪切强度测试和空洞率检测确定了合适的点胶工艺参数,并进行了红外热阻测试和可靠性测试。结果表明,该半烧结型银浆的工艺操作性好,烧结后胶层空洞率低;当胶层厚度控制在30μm左右时,剪切强度达到25.73 MPa;采用半烧结型银浆+TSV转接板的方式烧结功放芯片,其导热性能满足芯片的散热要求;经过可靠性测试后,烧结芯片的剪切强度没有下降,具有较高的稳定性和可靠性,可用于晶圆级封装中功率芯片的粘接。     

AlN的厚膜铜金属化及其结合机理

采用反应厚膜法实现了AlN基板表面的铜金属化,借助SEM、XRD分别对烧结后的厚膜层、还原后的铜金属化层以及界面层的成分和形貌进行了研究;测试了不同烧结温度下金属化基板的敷接强度,并探究了界面层的形成过程以及对敷接强度的影响。结果表明:烧结过后,厚膜层的主要成分是CuO和Cu_2O;经过还原处理后,其表面成分转变为金属Cu;同时,随着烧结温度的上升,烧结后的厚膜层和还原后的金属化层的致密度均呈现先增加后降低的趋势,金属化铜层与基板之间的敷接强度也呈现相同的变化趋势。另外,在金属化铜层和AlN基板之间存在界面化合物,其主要成分是Cu_2O和中间化合物(CuAlO_2和CuAl_2O_4),其中,Cu_2O对敷接强度不利,而尖晶石结构的CuAl_2O_4和细小薄片状的CuAlO_2对敷接强度的有利。     

微米银焊点的超快激光图形化沉积及其在芯片连接中的应用探索

集成电路(IC)芯片封装中小尺寸、细节距焊点采用的传统锡基钎料在服役过程中存在桥接、电迁移、金属间化合物等问题,在大电流、大功率密度的应用中受到限制。采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在覆铜陶瓷(DBC)基板上图形化沉积了多孔微米银焊点,用于替代传统的钎料凸点,并将其应用于Si芯片与DBC基板的连接。结果表明:采用不锈钢作为掩模,可沉积出500μm及300μm特征尺寸的疏松多孔银焊点阵列,银焊点呈圆台形貌;在250℃温度、2 MPa压力下热压烧结10 min, Si芯片与DBC基板连接良好,连接后的银焊点边缘的孔隙率为42%左右,银焊点中心区域的孔隙率为22%; 500μm和300μm特征尺寸的银焊点的连接接头的剪切强度分别为14 MPa和12 MPa;接头断裂主要发生在银焊点与芯片或DBC基板的连接界面处。     

氮化铝陶瓷直接覆铜基板界面空洞控制技术研究

氮化铝陶瓷直接覆铜基板是将铜箔在高温下直接键合到氮化铝陶瓷表面而制成的一种复合陶瓷基板,具有高导热性、高电绝缘性、大电流容量、高机械强度等特点,广泛应用于智能电网、动力机车、汽车电子等电力电子领域.本文从机理上分析了氮化铝覆铜基板界面空洞产生的原因,研究了影响界面空洞的主要技术参数,得出结论:氮化铝和无氧铜表面氧化层均匀性是影响界面空洞的主要因素;采用纯干氧气氛氧化氮化铝陶瓷可以在其表面形成致密氧化膜,有效减少界面空洞的产生;采用低氧含量高温氧化的方法氧化无氧铜后,有助于减少铜与氮化铝界面空洞;当氮化铝直接覆铜工艺的氧含量为5×10-4时,氮化铝覆铜基板界面空洞比例达到2％.     

化学镀镍钯金LTCC基板工艺研究

为降低LTCC基板加工材料成本,在全银基板上化学镀镍钯金(ENEPIG)方案具有明显的成本优势和工艺优点.本文从银导体烧结形貌出发,对比了不同阻焊材料的抗酸碱腐蚀性,分析了内层银导体厚度对基板平面度的影响.针对化学镀存在的金层渗镀和漏镀、陶瓷腐蚀、镀层剥离、金层发白和色斑等问题,从机理上分析了问题产生的原因,提出了有针...