宽禁带半导体用烧结银膏与金属化基板连接机制研究

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。

颗粒形貌对银焊膏无压烧结行为的影响

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。