K1-5型外壳共晶贴片热应力研究

针对采用10号钢为基材的K1-5型外壳的芯片裂纹问题,对其共晶应力进行了仿真,并尝试对工艺过程进行仿真优化。结果表明,无论采用何种缓慢或快速的散热方式,都不能从根本上改变10号钢与Si芯片因热膨胀系数的巨大差异而导致的热应力。通过比较三种不同的管壳材料可知,以可伐材料为基体的K1-5管壳的共晶热应力最低,为316 MPa,而以10号钢为基体的热应力最高,为19800 MPa,远远超出了硅芯片的极限断裂强度544 MPa。根据应力的基本理论,可伐与Si芯片的热膨胀系数的差异最小,无氧铜次之,而10号钢为最大,这也是以10号钢为基体的K1-5管壳在共晶时芯片开裂的根本原因。将管壳基材更换为可伐材料,仿真分析和实际试验结果均证明该管壳能够有效解决芯片开裂的问题。

SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

目前大功率SiC IGBT器件常用高熔点的高铅焊料作为固晶材料,为保证功率器件的长期使用,需研究温度冲击条件下高铅焊点的疲劳可靠性,并探究其失效机理。采用Pb92.5Sn5Ag2.5作为SiC芯片和基板的固晶材料,探究温度冲击对固晶结构中互连层疲劳失效的影响。结果表明,温度冲击会促进焊料与SiC芯片背面的Ti/Ni Ag镀层反应生成的块状Ag3Sn从芯片/焊料层界面往焊料基体内部扩散,而焊料与Cu界面反应生成的扇贝状Cu3Sn后形成的富Pb层阻止了Cu和Sn的扩散反应,Cu3Sn没有继续生长。750次温度冲击后,焊料中的Ag与Sn发生反应生成Ag3Sn网络导致焊点偏析,性质由韧变脆,焊点剪切强度从29.45 MPa降低到22.51 MPa。温度冲击模拟结果表明,芯片/焊料界面边角处集中的塑性应变能和不规则块状Ag3Sn导致此处易开裂。

高性能功率器件封装及其功率循环可靠性研究进展

半导体技术的进步使得功率器件面临更高的电压、功率密度和结温,这对功率器件的封装的可靠性提出了更高的要求.如何提高和检测功率器件的可靠性已经成为功率器件发展的重要任务.提升器件封装可靠性主要围绕优化封装结构、改进芯片贴装技术和引线键合技术3个方向研究.功率循环作为最贴近功率器件实际工况的可靠性测试方法,其测试技术、参数监测方法和失效机理得到广泛的研究.对功率器件封装结构、封装技术以及功率循环机理的相关研究进行了综述,总结了近年国内外的提升封装可靠性的方法,并介绍功率循环测试的原理和钎料层、键合线的失效机理,最后对于功率器件封装的未来发展趋势进行了展望.

共晶烧结贴片氮气保护改进研究

军用陶瓷或金属封装中的共晶烧结芯片贴装工序存在的主要问题是,Sn基焊料极易氧化形成Sn_(2)O、SnO_(2)等氧化物,在共晶过程中不断堆积在焊料表面,形成焊料表面悬浮颗粒,造成PIND失效。文章基于氧化膜破裂理论,通过对当前使用的共晶烧结氮气保护的结构进行改进,采用小型半密闭腔体的方式实现了局部高纯度氮气保护环境。在共晶烧结贴片过程中,氧化膜破裂融入焊料体内,同时因氧化膜破裂而流出的熔融焊料在良好的氮气保护环境下形成新的光亮圆润的焊料表面,有效减少了焊料表面悬浮氧化物颗粒。统计数据表明,该改进研究有效降低了PIND失效率和成品筛选电路的成本损失;该改进实现了共晶烧结贴片焊料表面极少产生悬浮氧化物颗粒,极大地降低了可动颗粒导致的电路短路、断路等误动作的危害性和可靠性风险。

提高大功率LED散热和出光封装材料的研究

阐述了LED封装材料对大功率LED散热和出光的影响及大功率LED的发展趋势。指出目前大功率LED研究的瓶颈是如何提高散热和出光以及封装互连材料在提高大功率LED散热和出光方面所具有的重要影响。讨论了芯片粘结材料、荧光粉、灌封胶、散热基板等。分析了导热胶、银浆和合金钎料、陶瓷基板、金属基板、复合基板,讨论了对出光影响比较大的灌封胶和荧光粉的选用,指出了未来的研究重点。

金锡合金自动共晶焊接工艺参数优化研究

为了更好地控制共晶焊接空洞率和剪切力,提出了一种采用正交试验法优化自动共晶焊接参数的方法。对焊接温度、焊接时间、焊接压力三个关键参数采用正交法进行三因子两水平极差分析,得到了影响芯片金锡共晶焊接质量的主次因子及共晶焊接参数的最优组合。试验结果证明,使用优化的工艺参数,芯片焊接质量得到明显提升,共晶焊接区空洞率均值及芯片剪切力Cpk值均完全满足GJB548B的要求。

空洞对功率芯片粘贴焊层热可靠性影响的分析

采用有限元方法,建立了功率器件封装的三维有限元模型,分析了封装体的温度场和应力场,讨论了芯片粘贴焊层厚度、空洞等因数对大功率器件封装温度场和应力场的影响。有限元结果表明,封装体的最高温度为73.45℃,位于芯片的上端表面,焊层热应力最大值为171MPa,出现在芯片顶角的下面位置。拐角空洞对芯片最高温度影响最大,其次是中心空洞。空洞沿着对角线从中点移动到端点,芯片最高温度先减小后增加。焊层最大热应力出现在拐角空洞处,最大值为309MPa。最后分析了芯片粘贴工艺中空洞形成的机理,并根据有限元分析结论对工艺的改善优化提出建议。

共晶烧结技术的实验研究

随着微波混合集成电路向着高性能、高可靠、小型化、高均一性及低成本方向的发展,对芯片焊接工艺提出了越来越高的要求。本文对几种共晶烧结方法进行了实验比较,讨论了各种方法的适用范围,影响质量的因素并对实验结果进行了简单的讨论。

大功率LED封装界面层裂对界面传热性能的影响分析

对大功率LED封装器件进行了封装界面层裂的热仿真分析,在芯片粘结(DA)层上构建了不同的界面层裂模型,探究了不同层裂形状、位置及分布时界面层裂对芯片热传递的影响规律。结果表明:随着界面层裂面积的增加,LED芯片结温以14℃/mm^2以上的速率增大,层裂面积达到36%时,芯片最高温度为68.68℃,相比无层裂时升高了9.8%;并且界面层裂处于DA层的下界面比上界面对芯片温度分布影响更大;此外,针对同一界面的层裂缺陷,相对于边缘位置和中心位置,封装边角位置的层裂对整体LED封装热传输能力的阻碍作用更明显。

IGBT功率模块封装中先进互连技术研究进展

随着新一代IGBT芯片结温及功率密度的提高,对功率电子模块及其封装技术的要求也越来越高。文章主要介绍了功率电子模块先进封装互连技术的最新发展趋势,重点比较了芯片表面互连、贴片焊接互连、导电端子引出互连等3种先进互连技术及其封装工艺的优缺点,讨论了功率电子模块封装及互连技术所面临的问题与挑战。

车载IGBT器件封装装片工艺中空洞的失效研究

IGBT芯片在TO-220封装装片时容易形成空洞,焊料层中空洞大小直接影响车载IGBT器件的热阻与散热性能,而这些性能的好坏将直接影响器件的可靠性。文章分析了IGBT器件在TO-220封装装片时所产生的空洞的形成机制,并就IGBT器件TO-220封装模型利用FEA方法建立其热学模型,模拟结果表明:在装片焊料层中空洞含量增加时,热阻会急剧增大而降低IGBT器件的散热性能,IGBT器件温度在单个空洞体积为10%时比没有空洞时高出28.6℃。同时借助工程样品失效分析结果,研究TO-220封装的IGBT器件在经过功率循环后空洞对于IGBT器件性能的影响,最后确立空洞体积单个小于2%,总数小于5%的装片工艺标准。

阳离子固化环氧固晶胶在LED小芯片封装中的应用

采用差示扫描量热法(DSC)对环氧树脂ERL-4221阳离子聚合固晶胶的反应动力学进行研究,并利用Kissinger模型对非等温数据进行分析。在阳离子固化剂质量分数为1.0%的条件下,该环氧固化体系的表观活化能为81.76 kJ/mol,表明该反应体系在常温下反应速度较慢,具有明显的潜伏特性。利用T-β外推法及等温固化过程确定了体系固化烘烤工艺为105℃(30 min)+170℃(30 min)。同时,采用芯片剪切力测试及分层试验证实了工艺参数的有效性。研究结果可为该固晶胶固化工艺及应用提供理论支撑。

不同固晶材料对超高亮度LED性能的影响

固晶材料是超高亮度发光二极管(LED)封装过程中必备的关键材料之一,是决定LED性能,特别是寿命的重要因素。本文分别以银胶和绝缘胶为例,对比分析其对蓝、白光LED光学性能及光衰减过程的影响,在此基础上,提出一种评价和对比超高亮度LED性能优劣的算法,可以更可观准确地为LED封装设计和选材提供依据。

VDMOS器件贴片工艺中气泡的形成机制与影响

功率MOS管的封装贴片工艺会在贴片层中引入气泡,从而严重降低器件的机械性能、热性能和电学性能。本研究就VDMOS管D-PAK封装模式,给出了贴片工艺中气泡的产生机制及其影响,并利用FEA方法建立了其D-PAK封装的热学模型。根据模拟结果,在贴片层中气泡含量提高时,热阻会急剧增大而降低器件的散热性能。

芯片的EOS失效分析及焊接工艺优化

为了研究电过应力对功率MOSFET可靠性的影响,分别对含有焊料空洞、栅极开路和芯片裂纹缺陷的器件进行失效分析与可靠性研究.利用有限元分析、电路模拟及可靠性加速实验,确定了器件发生EOS失效的根本原因.并通过优化芯片焊接温度-时间曲线和利用开式感应负载测试方法,比较了工艺优化前、后器件抗EOS的能力,结果表明优化后器件的焊料空洞含量显著减少,抗EOS能力得到明显提高.

HgCdTe焦平面红外探测器封装中的芯片粘接技术

针对HgCdTe焦平面红外探测器封装的特殊性,提出了芯片粘接胶的选用原则,影响粘接质量的主要因素,以及粘接工艺优化方法。提出了用于封装HgCdTe MW 320×256探测器的低温胶X1,并对该胶做了一系列可靠性实验。实验证明,低温胶X1满足该探测器的封装要求。

焊料层空洞面积对功率器件电阻和热阻的影响

芯片粘贴焊料层是功率器件导热和导电的主要通道,虽然它一般只有几十微米厚,但是却在很大程度上影响着器件的性能和可靠性。采用了高低温冲击的方法对功率器件进行老化,分析器件焊料层空洞面积的改变对器件电热性能的影响。采用超声波扫描(SAM)的方法检测了器件空洞面积的改变量,测试了器件在老化前后的导通电阻和瞬态结到壳的热阻,并进行对比,揭示了功率器件性能退化的机理。实验结果表明,焊料层空洞面积的增加降低了器件导热和导电的能力,器件的导通电阻和热阻随着空洞面积的增加而线性增加。给出了天津环鑫的功率N-MOSFET:50N06的空洞面积的改变(ΔA)与电阻改变(ΔR)和热阻改变(ΔZθjc)的关系。

纳米银焊膏烧结大功率LED模块的高温可靠性研究

介绍了一种加速老化试验模型对LED模块进行寿命预测。分别采用纳米银焊膏、锡银铜焊料、导电银胶作为芯片粘结材料。控制环境温度和正向电流,在特定的时间测量光输出。比较了不同粘接材料及环境温度对LED老化过程的影响,并针对老化过程进行分析推导,建立老化数学模型,对其进行寿命预测。试验结果表明,纳米银焊膏粘接的模块对温度的抗性最好,纳米银焊膏有潜力在未来固态照明、投影和其他高功率器件领域得到应用。

粘胶材料参数对微加速度计零位温度漂移的影响研究

粘胶材料常用于实现微加速度计芯片与基底的粘接。为了研究粘胶材料参数对微加速度计零位温度稳定性的影响,首先根据微加速度计理论输出模型,分析了影响零位温度漂移的关键变形。其次,基于典型的芯片-粘胶-基底热变形解析模型,研究了粘胶的弹性模量、热膨胀系数和厚度对该变形的影响,并且理论计算了在常用材料参数范围内,微加速度计的零位温度漂移量。研究表明,弹性模量对零位温漂影响最大,采用软胶(弹性模量小)粘贴能够有效地提高微加速度计的温度稳定性。最后,利用2种粘胶分别粘贴微加速度计,通过比较这2类微加速度计的温漂测试结果,实验验证了结论的正确性。

情撼千古——论焦仲卿之“徘徊”

焦仲卿殉情之前的"徘徊"既不是犹豫,也不是畏惧,更不是对情的动摇,而是因为对孝的牵挂,对情的眷恋,对礼的反思。通过解读"徘徊"透视情的深层含义,即无边的愁苦,无悔的依恋,无情的反叛,进而揭示出焦刘爱情悲剧的必然性和封建礼教的吃人本质。