功率电子封装关键材料和结构设计的研究进展 被引量：11

1

作者 王美玉 胡伟波 +2 位作者 孙晓冬 汪青 于洪宇 《电子与封装》 2021年第10期100-109,共10页

传统功率电子封装主要以钎料连接和引线键合等二维平面封装技术为主,无法满足第三代半导体器件在高频、高压、高温下的可靠应用需求。为了解决这一问题,二维平面封装逐渐向三维集成封装发展。对功率电子封装技术中的关键材料和结构设计... 传统功率电子封装主要以钎料连接和引线键合等二维平面封装技术为主,无法满足第三代半导体器件在高频、高压、高温下的可靠应用需求。为了解决这一问题,二维平面封装逐渐向三维集成封装发展。对功率电子封装技术中的关键材料和结构设计的研究进展进行了总结和展望。连接材料从锡基钎料逐渐发展为金基钎料、瞬态液相连接材料、烧结银等高导热、耐高温材料,连接技术从引线键合逐渐发展为双面冷却、器件集成和垂直叠层互连等。通过去除引线提高开关性能,集成多种芯片和器件提高功率密度,双面冷却提高散热效率。三维集成封装具有巨大的市场潜力,将成为未来的主要发展趋势之一。 展开更多

关键词 功率电子封装 封装材料 封装结构 三维封装 烧结银 硅通孔

下载PDF 职称材料

镍球银基低真空镀汞膜电极的研制及性能考察 被引量：2

2

作者 周志仁 代广川 +1 位作者 周继锋 柳碧云 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 1990年第6期43-45,58,共4页

汞膜电极用于伏安法中具有较高的灵敏度和分辨力,近年来应用较广。常用的玻璃碳电极虽灵敏度高,但使用前需作处理,且处理后很难保证重现性。铂球真空镀汞膜电极,灵敏度高,重现性好,但使用寿命仅10天,银球蘸汞膜电极重现性好,使用寿命长... 汞膜电极用于伏安法中具有较高的灵敏度和分辨力,近年来应用较广。常用的玻璃碳电极虽灵敏度高,但使用前需作处理,且处理后很难保证重现性。铂球真空镀汞膜电极,灵敏度高,重现性好,但使用寿命仅10天,银球蘸汞膜电极重现性好,使用寿命长,但被蘸汞膜厚度无法控制,且蘸上的汞膜一般比较厚,灵敏度受到一定的限制。用纯银作基体,在低真空中将汞膜蒸发镀到银球表面。 展开更多

关键词 汞膜电极 镍电极球 烧结银 性能

原文传递

低温烧结银与金基界面互连研究进展

3

作者 汪智威 林丽婷 李欣 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期116-123,I0009,I0010,共10页

烧结银具有高导热、高导电以及良好的力学性能,可以实现低温烧结、高温应用,在高温高功率电子器件中有良好的应用前景.目前烧结银与金基界面互连仍存在着抗剪强度低、可靠性差等问题.文中首先比较烧结银与不同界面互连机制和互连性能,... 烧结银具有高导热、高导电以及良好的力学性能,可以实现低温烧结、高温应用,在高温高功率电子器件中有良好的应用前景.目前烧结银与金基界面互连仍存在着抗剪强度低、可靠性差等问题.文中首先比较烧结银与不同界面互连机制和互连性能,着重讨论和归纳烧结银-金互连机制和关键影响因素,然后对现有烧结银-金互连工艺进行分析总结,从烧结工艺、金基界面制备与可靠性等方面展开,最后通过对银-金互连领域研究成果的综述,对银-金互连课题未来发展方向进行了展望. 展开更多

关键词 烧结银 界面互连 银-金接头 可靠性

下载PDF 职称材料

适用于柔性输电的压接型IGBT热应力特性分析

4

作者 张健 崔岩 郝捷 《电力电子技术》 北大核心 2023年第2期137-140,共4页

交直流柔性输电技术的飞速发展,对压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的可靠性要求进一步提高。各组件间的接触电阻与接触热阻是影响器件内部各芯片的压力分布以及温度分布的重要因素,而烧结银技术可以显著降低界面的接触电阻和接触热... 交直流柔性输电技术的飞速发展,对压接型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的可靠性要求进一步提高。各组件间的接触电阻与接触热阻是影响器件内部各芯片的压力分布以及温度分布的重要因素,而烧结银技术可以显著降低界面的接触电阻和接触热阻,因此烧结连接方式近年来被广泛应用于压接型IGBT器件中。这里针对全压接和不同烧结方式的压接型IGBT建立了多物理场有限元模型,通过实验测量的瞬态热阻抗曲线验证有限元模型的准确,获得了功率循环工况下器件的热力特性。计算结果表明,烧结可以降低最高结温并且使得温度分布更加均匀,但给芯片表面带来了较大的热应力,集电极侧烧结方式下温度分布和应力分布都较为均匀,具有较高的功率循环寿命。 展开更多

关键词 绝缘栅双极型晶体管 烧结银 应力分布

下载PDF 职称材料

基于低温烧结银的封装互连方法研究进展 被引量：3

5

作者 梅云辉 鲁鑫焱 +1 位作者 杜昆 张博雯 《机车电传动》 北大核心 2021年第5期21-27,共7页

随着电子电力技术的进步,功率器件朝着高功率密度、高集成度的方向不断发展。互连层作为功率模块热量传输的关键通道,对实现功率模块高温可靠应用具有重要影响。低温烧结银具有工艺温度低、互连强度高、工作温度高、导电性强、导热性强... 随着电子电力技术的进步,功率器件朝着高功率密度、高集成度的方向不断发展。互连层作为功率模块热量传输的关键通道,对实现功率模块高温可靠应用具有重要影响。低温烧结银具有工艺温度低、互连强度高、工作温度高、导电性强、导热性强等优异特性,已成为封装互连材料的研究热点。但烧结驱动力需求高、烧结致密度低和"热-机械"应力高等诸多缺陷限制了低温烧结银技术在大面积封装互连领域的广泛应用。文章从材料和工艺角度对现有研究方法和成果进行了归纳总结和比较分析,并在此基础上提出了低温烧结银封装互连技术的研究重点和发展方向,对拓展低温烧结银技术的应用具有重要意义。 展开更多

关键词 低温烧结银 封装互连 烧结驱动力 烧结致密度 热-机械应力

下载PDF 职称材料

宽禁带半导体用烧结银膏与金属化基板连接机制研究 被引量：2

6

作者 吴炜祯 杨帆 +1 位作者 胡博 李明雨 《机车电传动》 北大核心 2022年第6期149-155,共7页

使用烧结银膏作为封装互连材料可以充分发挥宽禁带半导体在器件应用上的优势,并提高器件的可靠性。通过对无压银膏烧结焊点的微观组织、力学性能和失效模式进行分析,系统地研究了无压银膏烧结焊点在不同温度下的组织演变规律,获得了烧... 使用烧结银膏作为封装互连材料可以充分发挥宽禁带半导体在器件应用上的优势,并提高器件的可靠性。通过对无压银膏烧结焊点的微观组织、力学性能和失效模式进行分析,系统地研究了无压银膏烧结焊点在不同温度下的组织演变规律,获得了烧结温度、基板金属化类型对烧结银连接性能和可靠性的影响。当烧结温度达到250℃,银界面无压烧结焊点的剪切强度达到60 MPa以上;金界面无压烧结焊点在200℃时剪切强度最高,升高温度会导致烧结银与金界面原子扩散过快,界面结合强度降低;铜界面无压烧结焊点由于氧化严重,界面出现裂纹,剪切强度远低于金、银界面焊点的剪切强度。 展开更多

关键词 烧结银膏 无压烧结 剪切强度 表面金属化 断裂模式

下载PDF 职称材料

基于低温烧结银的航天功率模块基板大面积连接工艺改进 被引量：2

7

作者 姜涵宁 李欣 梅云辉 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期91-94,共4页

由于传统航空功率模块中大面积基板连接采用锡铅焊料,可靠性不佳,本文采用烧结银进行大面积基板连接,研究了接头的力学性能、断裂模式和显微组织。结果表明:接头力学性能良好,平均剪切强度为45.18 MPa,呈现出内聚失效和韧性断裂模式,粘... 由于传统航空功率模块中大面积基板连接采用锡铅焊料,可靠性不佳,本文采用烧结银进行大面积基板连接,研究了接头的力学性能、断裂模式和显微组织。结果表明:接头力学性能良好,平均剪切强度为45.18 MPa,呈现出内聚失效和韧性断裂模式,粘接层的孔隙率为4.82%,显微结构致密均匀,界面结合良好。改进的大面积烧结银工艺只需印刷一次焊膏,采用快速升温速率提高烧结银致密度,并将烧结压力降至2 MPa,可以满足航天功率模块中基板连接的要求。 展开更多

关键词 低温烧结银 大面积烧结 单层印刷 基板连接

下载PDF 职称材料

氮化镓器件芯片表面银迁移抑制方法研究 被引量：2

8

作者 别业楠 裴轶 赵树峰 《中国集成电路》 2022年第10期55-60,共6页

封装贴片所用烧结银胶中的银元素有可能在高温高湿度条件下转化为离子并在高电场作用下沿芯片表面迁移从而导致器件电极间漏电甚至短路。本研究工作采用高加速应力实验(HAST)作为加速检验手段,通过对失效样品的物理分析,首先确认了银迁... 封装贴片所用烧结银胶中的银元素有可能在高温高湿度条件下转化为离子并在高电场作用下沿芯片表面迁移从而导致器件电极间漏电甚至短路。本研究工作采用高加速应力实验(HAST)作为加速检验手段,通过对失效样品的物理分析,首先确认了银迁移是引起所观察到失效的根源。器件表面电场模拟结果显示,引入适当的环形屏蔽电极可以有效降低关键区域的电场强度。实验结果证实采用了带有优化设计屏蔽电极芯片的产品其芯片表面的银迁移现象得到了充分抑制,极大提高了采用烧结银胶贴片工艺生产的氮化镓器件的可靠性(栅漏电异常比例由48%降为0%),使其达到满足实际工业应用的水平。 展开更多

关键词 氮化镓 器件芯片 烧结银胶 银迁移

下载PDF 职称材料

无压烧结银与化学镀镍(磷)和电镀镍基板的界面互连研究 被引量：2

9

作者 王美玉 梅云辉 李欣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期159-165,共7页

化学镀镍(磷)和电镀镍是最常用的两种基板镀镍工艺,但是目前关于烧结银与这两种镀镍界面互连的对比研究鲜见报道。提出一种在空气中无压烧结银-镍界面互连的工艺方法,研究烧结温度220~300℃对烧结银与化学镀镍(磷)和电镀镍基板互连强度... 化学镀镍(磷)和电镀镍是最常用的两种基板镀镍工艺,但是目前关于烧结银与这两种镀镍界面互连的对比研究鲜见报道。提出一种在空气中无压烧结银-镍界面互连的工艺方法,研究烧结温度220~300℃对烧结银与化学镀镍(磷)和电镀镍基板互连强度的影响,并且对比分析化学镀镍(磷)和电镀镍基板的表面形貌与粗糙度、化学成分、晶体结构,以及对烧结银-镍界面互连的连接强度和微观形貌的影响等。研究发现,随着烧结温度的升高,烧结银与化学镀镍(磷)和电镀镍的连接强度都先增大后降低,但是化学镀镍(磷)的富磷成分和非晶结构可以加速银-镍扩散和减缓镍的氧化,烧结银与化学镀镍(磷)的最大连接强度(42 MPa)比电镀镍基板高17 MPa左右。 展开更多

关键词 无压烧结银 电镀镍 化学镀镍(磷) 剪切强度

原文传递

无压烧结银-镍互连IGBT电源模块的力、热和电性能

10

作者 王美玉 梅云辉 +1 位作者 李欣 郝柏森 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期195-201,共7页

作为一种应用广泛的基板金属镀层,镍在烧结过程中易发生氧化,形成烧结银-镍高性能互连接头较为困难,相关研究报道较少。提出了一种多尺度银焊膏互连材料和烧结银-镍无压互连工艺,研究了在220~300℃烧结10~60 min对烧结银-镍互连封装的I... 作为一种应用广泛的基板金属镀层,镍在烧结过程中易发生氧化,形成烧结银-镍高性能互连接头较为困难,相关研究报道较少。提出了一种多尺度银焊膏互连材料和烧结银-镍无压互连工艺,研究了在220~300℃烧结10~60 min对烧结银-镍互连封装的IGBT电源模块的力、热和电性能的影响。研究结果表明:得益于多尺度银焊膏的致密堆积烧结,在270~300℃高温烧结30~60 min时镍氧化减缓,在270℃无压烧结30 min互连的芯片抗剪切强度在40 MPa以上,热阻和静态电特性与仿真结果和IGBT芯片数据手册差异性<0.5%,表明无压烧结银-镍互连IGBT芯片具有较高的连接强度、导热和导电性能,可以满足半导体电源模块的互连封装要求。 展开更多

关键词 半导体封装 IGBT电源模块 镀镍基板 无压低温烧结银 多尺度银焊膏

下载PDF 职称材料

高导热烧结银胶的可靠性研究 被引量：1

11

作者 刘红军 任尚 +1 位作者 王赵云 徐赛 《电子质量》 2022年第12期35-39,共5页

市场对功率半导体器件的导热和导电性能要求越来越高,经过调查评估找到了一款纳米级烧结银胶。对该纳米级烧结银胶的粘结强度、导电性、调入性和可靠性进行了研究,并与普通铅锡焊料及普通导电胶进行了对比分析,发现纳米级烧结银胶具备... 市场对功率半导体器件的导热和导电性能要求越来越高,经过调查评估找到了一款纳米级烧结银胶。对该纳米级烧结银胶的粘结强度、导电性、调入性和可靠性进行了研究,并与普通铅锡焊料及普通导电胶进行了对比分析,发现纳米级烧结银胶具备粘结强度超强、平均剪切强度稳定、导热导电性能高等特点,并且在经历严格的热应力和机械应力试验后,其粘结强度、导电导热性能保持稳定,没有下降的现象。因此,高导热纳米烧结银胶可作为导热性要求极高的高可靠性应用领域的一种理想材料。 展开更多

关键词 烧结银胶 剪切强度 导热率 可靠性 大功率

下载PDF 职称材料

导热金刚石同大尺寸芯片的低温烧结银连接工艺 被引量：1

12

作者 赵柯臣 赵继文 +4 位作者 代兵 张旭 郭怀新 孙华锐 朱嘉琦 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2021年第1期65-68,共4页

通过高导热银浆实现了连接大面积(>100 mm^(2))半导体硅片和金刚石的低温低压烧结技术。通过对金刚石表面镀覆金属薄膜,增强同烧结银界面处固态原子扩散,开发了商用烧结银膏在200℃下低温烧结工艺,得到金刚石-硅的均匀连接界面,计算... 通过高导热银浆实现了连接大面积(>100 mm^(2))半导体硅片和金刚石的低温低压烧结技术。通过对金刚石表面镀覆金属薄膜,增强同烧结银界面处固态原子扩散,开发了商用烧结银膏在200℃下低温烧结工艺,得到金刚石-硅的均匀连接界面,计算得到孔隙率约为9.88%,中间烧结银层等效热阻约为1.38×10^(-5)m^(2)·K/W。 展开更多

关键词 低温烧结银 芯片散热 金刚石 大尺寸连接

下载PDF 职称材料

颗粒形貌对银焊膏无压烧结行为的影响

13

作者 王刘珏 瞿昀昊 吉勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期339-343,共5页

本工作选用了不同颗粒形貌的烧结银焊膏,通过对银焊膏低温无压烧结性能、焊点显微组织及力学性能进行系统分析,阐述了不同颗粒形貌银焊膏的连接机理。片状颗粒银焊膏无压烧结驱动力较低,烧结表面存在较多的孔隙,对应焊点的抗剪强度仅为9... 本工作选用了不同颗粒形貌的烧结银焊膏,通过对银焊膏低温无压烧结性能、焊点显微组织及力学性能进行系统分析,阐述了不同颗粒形貌银焊膏的连接机理。片状颗粒银焊膏无压烧结驱动力较低,烧结表面存在较多的孔隙,对应焊点的抗剪强度仅为9.63 MPa,烧结银层断裂时的塑性变形程度较低;球形颗粒银焊膏具有较大的比表面积,能够实现致密化烧结过程,对应的无压烧结银焊点的抗剪强度可以达到25.3 MPa,烧结银层在断裂过程中具有一定程度的塑性变形;复合颗粒银焊膏的焊点抗剪强度则能达到32.5 MPa,主要原因是复合颗粒银焊膏具有更大的堆垛密度和烧结驱动力,同时纳米银颗粒能够有效填充大尺寸银颗粒孔隙,对应的焊点烧结银层呈现出典型的塑性变形特征。 展开更多

关键词 颗粒形貌 烧结银焊膏 无压烧结 显微组织 力学性能

下载PDF 职称材料

低温烧结型银浆料对半导体芯片贴装性能的影响 被引量：7

14

作者 甘卫平 刘妍 甘梅 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期476-482,共7页

研究低温烧结型银/玻璃体系浆料的成分配比、制备工艺及其半导体芯片贴装烧结工艺,探讨浆料中银粉、玻璃粉和有机载体的成分对浆料烧结体的微观组织、热导率、线膨胀系数及芯片组装的剪切力之间的影响关系,利用理论模型计算浆料烧结体... 研究低温烧结型银/玻璃体系浆料的成分配比、制备工艺及其半导体芯片贴装烧结工艺,探讨浆料中银粉、玻璃粉和有机载体的成分对浆料烧结体的微观组织、热导率、线膨胀系数及芯片组装的剪切力之间的影响关系,利用理论模型计算浆料烧结体的热导率和线膨胀系数,分析其理论计算值与实测值差异的影响因素。结果表明:随着玻璃粉含量的增加,浆料烧结体的线膨胀系数及热导率逐渐降低,当银粉和玻璃粉的质量比为7:3,固体混合粉末与有机载体的质量比为8:2时,芯片贴装后可满足热导率和线膨胀系数性能的要求,同时所承受的剪切力最大。 展开更多

关键词 低温烧结型银浆料 线膨胀系数 热导率 剪切力

下载PDF 职称材料

芯片贴装用银浆料的热物理与力学性能 被引量：2

15

作者 甘卫平 刘妍 张海旺 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期25-28,共4页

针对集成电路半导体芯片贴装,替代金-硅共熔焊或导电胶类粘结剂,研制了一种由银粉、玻璃粉和有机载体组成的低温烧结型银基浆料,其烧结温度峰值为430℃。研究了浆料的成分配比、工艺及其芯片贴装烧结工艺对浆料烧结体的微观组织、αL、... 针对集成电路半导体芯片贴装,替代金-硅共熔焊或导电胶类粘结剂,研制了一种由银粉、玻璃粉和有机载体组成的低温烧结型银基浆料,其烧结温度峰值为430℃。研究了浆料的成分配比、工艺及其芯片贴装烧结工艺对浆料烧结体的微观组织、αL、λ、芯片组装的剪切力和热循环对芯片剪切力的影响规律。结果表明,当ζ(银粉:玻璃粉)=7:3,ζ(固体混合粉末:有机载体)=8:2时,芯片贴装后的综合性能最佳,冷热循环500次后其剪切力仅下降15%。 展开更多

关键词 电子技术 低温烧结型银玻璃粉浆料 半导体芯片贴装

下载PDF 职称材料

晶圆级封装用半烧结型银浆粘接工艺

16

作者 李志强 胡玉华 +1 位作者 张岩 翟世杰 《电子工艺技术》 2023年第6期44-47,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 晶圆级封装 半烧结型银浆 剪切强度 导热性能 可靠性

下载PDF 职称材料