微米級銅在高溫功率器件的應用

深圳市福英達工業(yè)技術有限公司/一站式錫膏解決方案供應商微米級銅在高溫功率器件的應用功率電子產品的應用已擴展到相當多的行業(yè)，如汽車，航空航天和軍事行業(yè)。高功率電子設備需要能夠適應更高的使用溫度（>250°C），這大大增加了對設備材料的需求。瞬時液相（TLP）鍵合被認為是制備高溫焊點的可靠技術，該技術允許在相對較低的溫度下進行焊接，同時產生更高的焊接重熔溫度。然而TLP鍵合需要花費很長時間才能完全消耗低熔點金屬，且需要數(shù)小時的退火才能形成穩(wěn)定的焊點。1.微米級Cu顆粒Liu等人在Cu顆粒上鍍上Sn層。Cu顆粒的平均直徑為6.2μm，Sn涂層的平均厚度約為0.5μm。Cu顆粒隨后被做成由85wt%的顆粒和15wt%的萜品醇溶劑組成的焊料漿。將制備的帶有漿料的Cu–Cu焊點在空氣中在130°C下預熱3分鐘以蒸發(fā)溶劑，然后以1°C/s的速度連續(xù)加熱至300°C并在該溫度下加熱30s。整個過程使用熱壓接合系統(tǒng)在10MPa的外加壓力下進行。使用甲酸氣氛來還原Sn涂層和Cu基底上的氧化物層。圖1.

瞬時液相燒結(TLPS)鍵合過程。2.實驗結果TLPS鍵合過程中，焊點開始先形成Cu6Sn5IMC。隨著溫度升高超過210℃，Cu顆粒的鍍Sn層逐漸開始融化。當溫度繼續(xù)升高時，Sn開始大量消耗，Cu3Sn數(shù)量開始增加，而Cu6Sn5逐漸減少直至加熱至300℃后完全消失。在高溫應用環(huán)境下，焊點一般不含有熱不穩(wěn)定的Cu6Sn5相。當焊點的成分位于Cu–Sn系統(tǒng)的富Cu區(qū)域時，Cu6Sn5傾向于轉變?yōu)镃u3Sn。如圖2所示，在鍵合焊點的灰色區(qū)域，Cu與Sn的原子比為3:1，均勻分布在灰色區(qū)域的黑色顆粒為Cu顆粒，這表明接合焊點中的Cu3Sn-IMC相中含有均勻分布的Cu顆粒。在300°C老化200小時后，兩相混合物微觀結構的特征與焊接后的結構幾乎一致，可以說明焊點在該溫度時熱力學基本維持穩(wěn)定。重要的是，由于微觀結構幾乎不變，焊點的強度隨著老化時間增加變化幅度很小。圖2.TLPS焊點SEM圖。(c)300℃加熱60s(d)300℃老化200h后。3.福英達錫膏除了TLPS鍵合，傳統(tǒng)的無鉛錫膏依舊能用于功率器件的焊接。深圳市福英達有著專業(yè)的高溫錫膏研發(fā)和生產經驗，能夠為客戶提供優(yōu)質的金錫錫膏用于高溫焊接需求。福英達金錫錫膏有著粘度穩(wěn)定，殘留物少，焊點強度高等優(yōu)點，歡迎客戶與我們進行深入合作。4.參考文獻Liu,X.D.,He,S.L.&Nishikawa,H.(2016).

ThermallystableCu3Sn/Cucompositejointforhigh-tempera