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纳米尺度连接界面行为及应用研究取得重大进展
发布人:黄永宪  发布时间:2017-03-07   浏览次数:13

纳米尺度连接界面行为及应用研究

在微纳连接研究领域,王春青课题组成功实现了以金属间化合物纳米颗粒为连接材料的金属薄膜间高可靠冶金连接,巧妙解决了电子封装互连领域两种技术需求——低温连接与高温服役——之间的矛盾,为第三代半导体功率/高温器件封装、超细间距柔性器件封装、以及三维立体封装制造提供了新型互连技术。题为“Low Temperature Sintering Cu6Sn5 Nanoparticles for Superplastic and Super-uniform High Temperature Circuit Interconnections”的研究论文发表在材料领域国际著名期刊Small(影响因子8.368)上,自2015年发表以来被引用13次。

低温连接高温服役的无铅互连材料的匮乏是电子封装小型化、高密度化、多功能化的重要制约因素。Sn基金属间化合物通常被认为是脆硬的钎焊产物,课题组通过将Cu6Sn5纳米化,开创性地提出通过低温烧结纳米金属间化合物制备具有超塑性和超高一致性的高温服役互连接头的方法,180℃实现了对块体熔点为415℃的Cu6Sn5纳米颗粒的烧结;通过对烧结工艺的优化控制,得到的烧结接头致密无孔,具备超塑性和超薄的纳米级连接界面。纳米金属间化合物互连材料不仅可以实现低温连接高温服役,还具备温度区间选择多样、成本低、易实现致密烧结、可实现超塑性、与基板匹配度高等优势,成为电子封装互连材料领域新的研究热点。

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金属间化合物纳米颗粒低温烧结及低温连接

在此基础上,成功实现了在表面纳米阵列结构与纳米连接材料之间的高可靠冶金互连,进一步解决了传统焊盘结构与新型纳米连接材料在连接过程中微观尺度不兼容的矛盾,为第三代半导体功率/高温器件封装、三维立体封装制造提供了新型互连技术。题为“One-Step Fabrication of 3D Nanohierarchical Nickel Nanomace Array To Sinter with Silver NPs and the Interfacial Analysis”的研究论文发表在美国化学协会ACS Applied Materials and Interfaces杂志(影响因子7.145)上。

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焊盘表面纳米化与高可靠连接