功率超声微纳电子封装互连技术研究进展

• 作者: 张文武 潘浩 马秋晨 李明雨 计红军
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 微电子封装 大功率器件封装 超声固相连接 超声复合钎焊 超声纳米烧结互连
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 微纳连接新工艺
• 页码范围: 100-121
• 页数: 22页
• 分类号: TG156
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2022.02.100

摘要

新材料与工艺是推动先进电子制造与封装发展的关键,尤其针对高集成度、高温服役和高可靠性等大功率器件的互连难题,开发出面向高端微电子制造关键"卡脖子"技术的材料与工艺显得尤为紧迫.功率超声具有表面清洁、空化与声流等特性,可显著提高界面冶金连接能力,能有效克服传统瞬态液相连接反应时间长与温度高的难点,且能破解Cu、Al等金属互连过程中易氧化的痛点问题,并解决了SiC、Al2O3、 AlN等陶瓷基板难润湿与纳米颗粒低温烧结驱动力不足的难题.结合本团队在该领域深耕多年的积累,聚焦功率超声应用于微纳连接方向,从超声固相键合、超声复合钎焊和超声纳米烧结互连等三个方面综述了面向电子制造中功率超声微纳连接技术的原理、方法、特点及实际应用场合,并分别从固相连接中引线键合、室温超声金属连接和超声增材制造等领域,到钎焊连接中超声低中高温软钎焊与超声瞬态液相连接等领域,提出适用于超声微纳连接的新型互连技术.最后,针对第三代半导体中大功率器件封装互连的迫切需求提出了超声纳米烧结连接新方法,并开发出具有高效低温连接高温服役的金属纳米焊膏新型互连材料,且对其接头力学、热学、电学,以及可靠性等进行了全面评估,也进一步总结了功率超声微纳连接技术的研究进展及趋势.