Połączenia dyfuzyjne Ag/Sn oraz Cu/Sn w montażu wysokotemperaturowym

Marcin Myśliwiec , Ryszard Kisiel

Abstract

MA-p-3: Elektronika wysokotemperaturowa oparta na SiC oraz GaN poszukuje metod montażu przydatnych do pracy tych przyrządów w temperaturach 300C i wyższych. Istotnym elementem takiego montażu jest połączenie struktura półprzewodnikowa- podłoże. Połączenie takie można wykonać z wykorzystaniem lutów bezołowiowych (ograniczenie do temperatur pracy ok. 200C), procesu zgrzewania na nano- lub mikroproszki Ag (ograniczenie to temperatura topnienia Ag 961C) lub z wykorzystaniem połączeń dyfuzyjnych opartych na fazach międzymetalicznych (ograniczeniem jest temperatura rozpadu danej fazy). Celem artykułu jest wykonanie badań i ocena przydatności do pracy w podwyższonych temperaturach połączeń dyfuzyjnych opartych o fazy międzymetaliczne Ag/Sn oraz Cu/Sn. Temperatura rozkładu fazy Ag3Sn wynosi 480C, fazy Cu3Sn 640C oraz fazy Cu6Sn5 415C. Koncepcję wykonania takiego połączenia pokazano na Rys.1. Badane będzie połączenie między „strukturą chipową” o wymiarach 2,5 mm x 2,5 mm (symulującą chip półprzewodnika) z metalizacją Ag a podłożem DBC z metalizacją Cu pokrytą galwanicznie warstwą Sn. Po wzajemnym dociśnięciu obu łączonych części poprowadzony będzie proces łączenia w temperaturach powyżej temperatury topnienia Sn (powyżej 232C). W trakcie takiego procesu powinny zajść następujące procesy:  Stopienia Sn i rozpoczęcie dyfuzji w stanie ciekłym między Ag i Cu.  Tym samym powinno się rozpocząć formowanie faz międzymetalicznych Ag3Sn oraz faz Cu/Sn, najpierw Cu3Sn a potem ewentualnie Cu6Sn5. Taka kolejność reakcji podyktowana jest tym że w temperaturach lutowania szybkość dyfuzji Cu do Sn jest większa niż Sn do Cu.  Zachodzi także proces rozpuszczania Ag w Cu w stanie stałym (roztwór stały do zawartości 8,8% wag. Ag). Należy założyć, że proces ten będzie znacznie wolniejszy niż procesy zachodzące z udziałem Sn, ale powinien zapewnić dobrą adhezję między Ag i Cu.
Author Marcin Myśliwiec IMiO
Marcin Myśliwiec,,
- The Institute of Microelectronics and Optoelectronics
, Ryszard Kisiel IMiO
Ryszard Kisiel,,
- The Institute of Microelectronics and Optoelectronics
Pages1-2
Publication size in sheets0.3
Book Wiśniowski Piotr (eds.): Materiały Konferencyjne: XII Konferencja Naukowa Technologia Elektronowa, ELTE '2016, vol. PenDrive, 2016, Katedra Elektroniki, Wydział Informatyki Elektroniki i Telekomunikacji Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, 226 p.
Keywords in Polishmontaż wysokotemperaturowy, połączenia dyfuzyjne, GaN
Languagepl polski
Score (nominal)15
ScoreMinisterial score = 15.0, 27-03-2017, BookChapterMatConfByIndicator
Ministerial score (2013-2016) = 15.0, 27-03-2017, BookChapterMatConfByIndicator
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back