《表1 常用低温互连材料的工艺温度、服役温度与性能测试[15,80—81]》

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《面向电子制造的功率超声微纳连接技术进展》

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基于上述总结的高功率器件封装互连，大部分互连材料都需互连工艺温度高于熔点，而服役温度却低于熔点，即器件的服役温度越高，互连工艺温度就越高，这就导致器件与基板间的热失配越严重，进而产生较大的残余应力，最终使得电子元器件服役过程中容易损伤甚至失效，如表1[15，80—81]所示为常用低温互连材料的工艺温度、服役温度与性能测试，因此，尽可能降低互连工艺温度的同时，还能保持高的服役温度是实现高功率器件封装的关键所在。超声作为一种特殊能量形式的波，因其独特的物理化学效应被广泛应用于电子封装领域中，它既能加速接头中液态/半固态钎料的冶金反应从而快速得到理想的接头，还可以在引线键合过程中降低互连温度提高强度，从而获得高可靠性的接头，因此，将超声波引入到高功率器件封装互连中是一种全新的连接技术，这将为大功率器件封装领域提供新的解决思路。图18为JI H J等[16]近年提出的超声热压纳米连接技术，利用超声和热的共同作用，借助不同壳层厚度的Cu@AgNPs纳米颗粒配置而成的浆料，实现了对高功率器件的超低温键合。他们设计了一种特殊的超声压头结构，在不破坏芯片的同时实现对芯片-焊膏-基板等三明治结构的互连（见图18a）。如图18b所示为合成的Cu@AgNPs形貌，将自己合成的纳米颗粒制备成焊膏，并涂敷在基板上，然后采用超声辅助热压连接，其键合后形成的接头由致密的Ag和Cu烧结颈交叉连接而成，且形成了大量的微米级Cu胞体组织（见图18c），使接头组织在180℃的低温环境下实现致密化烧结，且强度高达54.27 MPa。