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随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料迅速发展和应用,以其为基础制备的功率器件具有耐高温性能,能在大于300℃℃或更高的温度环境下服役。而传统的封装技术和连接材料已经越来越不能满足大功率高温芯片的连接和封装的要求。低温瞬态液相(TLP)连接技术作为一种工艺简单、成本低的低温焊接技术,可应用于高温功率器件的封装互连。In不仅具有良好导电导热性能,且熔点较低(156℃),能在较低的温度下与Cu冶金反应生成高熔点的IMC组织。因而,采用以In作为连接材料的TLP键合工艺来实现对Cu基板的连接,形成应用于高温环境下的耐热焊点具有很广阔的应用前景。本文采用TLP键合工艺分别制备了 Cu/In/Cu、Cu/In-xCu/Cu以及含不同尺寸Cu颗粒的Cu/In-45Cu/Cu焊点结构。在此基础中,对TLP键合工艺参数进行优化,并对焊点界面冶金反应、微观组织形貌和剪切性能及断口进行了分析研究。采用TLP键合工艺完成了以In薄片为连接材料Cu/In/Cu焊点的连接,研究了不同键合工艺对Cu/In/Cu焊点组织的影响。结果表明:适合制备Cu/In/Cu焊点的最佳键合工艺参数为:键合压力0.10 MPa、键合温度260℃和键合时间120min。随着键合压力的提高,焊点高度逐渐减小,Cu11In9相的含量逐渐增加,残余In逐渐减少,而过大的压力导致大量的In被挤出焊点,导致焊点高度不均匀。随着键合温度的升高,TLP键合Cu/In/Cu焊点中Cu11In9逐渐增多。键合温度为260℃时,In基本完全参与反应,TLP键合Cu/In/Cu焊点形成了全IMC焊点。焊点的剪切强度随着键合时间的增加逐渐增加,键合时间为30min时焊点的剪切强度为4.8 MPa,键合时间增加到720 min时为11.1MPa。随键合时间增加,Cu11In9相的析出量逐渐增多,焊点的断裂机制转变为塑性断裂与脆性断裂的混合模式。采用In-25wt.%Cu复合钎料对工艺参数进行了优化,研究了 Cu颗粒含量对Cu/In-xCu/Cu焊点组织及力学性能的影响。结果表明:适合制备Cu/In-25Cu/Cu焊点的最佳键合工艺参数为:键合压力0.10 MPa、键合温度260℃和键合时间120 min。随着Cu颗粒含量的增加,焊点中的残余In逐渐减少,Cu11In9和Cu2In逐渐增多,界面反应区的厚度逐渐变薄。Cu与In反应生成Cu11In9引起体积收缩而导致孔洞的产生。当Cu含量为45 wt.%时出现了新相Cu2In,获得了较致密的焊点组织。当Cu的含量为55 wt.%,扩散反应区组织变得不连续,而原位反应区组织出现大量的孔洞和残余的Cu颗粒。焊点的剪切强度随Cu颗粒含量的增加呈先升高后下降的趋势,断裂方式由塑性断裂和脆性断裂的混合模式逐渐转为脆性断裂模式。研究了 Cu颗粒尺寸对焊点组织和力学性能的影响,并探究Cu颗粒表面IMCs的生长机理。结果表明:含大尺寸Cu颗粒焊点组织中有较大的孔隙和较多残余的In和Cu,而含小尺寸Cu颗粒焊点中的Cu和In充分反应。在大小混合颗粒焊点中,有少量残余Cu颗粒存在,但数量和尺寸较大尺寸Cu颗粒焊点小。随着Cu颗粒尺寸的减小,焊点的剪切强度呈先上升后下降的趋势。残余的大尺寸Cu颗粒作为一种高强度、高韧性相存在于焊点组织中,提高了焊点的剪切强度。随着键合时间的增加,Cu颗粒周围Cu11In9和Cu2In的厚度逐渐增大,Cu11In9在Cu颗粒表面发生了脱落,其中Cu11In9生长过程中的相互挤压和液态In对Cu11In9的压缩力是促使Cu11In9的脱落的主要原因。