本發(fā)明涉及第三代半導(dǎo)體功率器件封裝互連，尤其涉及一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著5g通信、大數(shù)據(jù)中心以及新能源汽車等新市場出現(xiàn)，第三代半導(dǎo)體功率器件的性能（尤其是耐高溫性能）已無法完全滿足需求。因此亟需研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能半導(dǎo)體功率器件，這對推動物聯(lián)網(wǎng)、信息產(chǎn)業(yè)以及智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，而互連焊點的穩(wěn)定性在第三代半導(dǎo)體器件封裝中備受關(guān)注。為了適應(yīng)芯片高溫的服役環(huán)境以及遵循電子封裝材料無鉛化的發(fā)展趨勢，開發(fā)高性能以及高熔點的互連焊點迫在眉睫，目前研究用于封裝互連的方法主要有高溫?zé)o鉛釬料、納米顆粒燒結(jié)以及瞬時液相連接技術(shù)（transient?liquid?phase，tlp）。高溫?zé)o鉛釬料中，主要有au基釬料、zn基釬料等體系，其中au基釬料加工成本高，zn基釬料加工溫度較高易對芯片造成損害。納米顆粒燒結(jié)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)功率器件互連“低溫連接，高溫服役”的需求，但是其成本高以及制造工藝復(fù)雜，而且電遷移問題是該方法所需解決的核心問題。瞬時液相連接技術(shù)是通過冶金反應(yīng)形成高熔點連接層，由于其加工溫度的靈活性而被認(rèn)為是一種很有前途的高溫應(yīng)用鍵合方法。

2、目前用于封裝互連的tlp技術(shù)關(guān)于研究ni-sn體系材料的imc接頭中，在300?℃下僅生成一種化合產(chǎn)物ni3sn4，其中ni3sn4熔點高達(dá)?794.5℃，彈性模量為142?gpa?，楊氏模量以及硬度值的范圍分別為119~143?gpa?和?6.0~7.0?gpa。因此，全ni3sn4化合物接頭可滿足高溫芯片連接的需求。但是ni的溶解速率低以及ni3sn4生長緩慢，形成完全由ni3sn4組成的化合物接頭所需鍵合時間較長，從而限制了其在第三代半導(dǎo)體功率器件封裝互連的應(yīng)用。

3、本發(fā)明利用泡沫鎳作為骨架，純錫塊作為填充材料，按一定比例制作成復(fù)合焊料片，通過外加能場的作用，快速獲得由原位生成的ni3sn4與反應(yīng)后剩余的泡沫鎳復(fù)合而成的微焊點。與傳統(tǒng)ni/sn/ni結(jié)構(gòu)tlp微焊點相比縮短了其制備時間，并且所得到的微焊點具有更優(yōu)異的高溫抵抗性能，同時具有良好的導(dǎo)電性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是以制備出高熔點和高可靠性的全?imc?微焊點為最終目的，解決全imc用于第三代半導(dǎo)體功率器件中芯片與基板連接時高溫可靠性差的問題，設(shè)計一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭，獲得的接頭高溫抵抗性能優(yōu)異，同時具有良好的導(dǎo)電性能，滿足大規(guī)模生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于目前高溫芯片的連接。

技術(shù)特征：

1.一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟（a）的具體步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟（b）的具體步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟（d）的具體步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫封裝用ni3sn4/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法，其特征在于，所述步驟（e）的具體步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高溫封裝用Ni<subgt;3</subgt;Sn<subgt;4</subgt;/泡沫鎳復(fù)合接頭的制備方法。其特征是：將泡沫鎳作為骨架，純錫塊作為填充材料，按一定比例制作成復(fù)合焊料片，通過焊接使其在IGBT等電子元器件與基板之間形成可靠連接，快速獲得由原位生成的IMC與反應(yīng)后剩余的泡沫鎳復(fù)合而成的微焊點。本發(fā)明中生成的復(fù)合接頭與傳統(tǒng)Ni/Sn/Ni結(jié)構(gòu)TLP微焊點相比縮短了其制備時間，并且具有更優(yōu)異的高溫抵抗性能，同時具有良好的導(dǎo)電性能，滿足現(xiàn)如今市場需求，可廣泛應(yīng)用于第三代半導(dǎo)體功率器件封裝。

技術(shù)研發(fā)人員：潘振,鄧朝韓,王志輝,遲紅梅,廉湘雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30