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金-铝键合界面空洞生长动力学研究
1
作者
陈柏雨
王波
+3 位作者
可帅
黄伟
刘岗岗
潘开林
《半导体技术》
北大核心
2025年第6期633-640,共8页
为探究金-铝键合界面处空洞的演化与焊盘厚度的关系,通过实验、仿真模拟和理论分析相结合的方法对金丝和铝焊盘键合点空洞的生长进行了研究。实验结果表明,2~3μm厚Al/0.5%Cu铝焊盘上采用99.99%金丝键合的样品在300℃下贮存24 h后,键合...
为探究金-铝键合界面处空洞的演化与焊盘厚度的关系,通过实验、仿真模拟和理论分析相结合的方法对金丝和铝焊盘键合点空洞的生长进行了研究。实验结果表明,2~3μm厚Al/0.5%Cu铝焊盘上采用99.99%金丝键合的样品在300℃下贮存24 h后,键合界面处产生的空洞数量与铝焊盘厚度呈正相关关系,该结果与基于编程软件的元胞自动机仿真预测结果高度一致。空洞的形成规律符合引入浓度梯度后的金属扩散理论,即空洞的半径随焊盘厚度的增大而增大,随着时间步长的推移,空洞的形成速率先增大后减小。本研究结果为高温贮存后金-铝键合界面断裂失效提供了理论支持。
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关键词
空洞生长
元胞自动机
金-铝键合
焊盘厚度
高温贮存
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职称材料
IGBT模块焊料层空洞生长分析与评估方法
被引量：
7
2
作者
唐圣学
马强
+2 位作者
陈冬
姚芳
王希平
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期244-254,共11页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大...
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大小、位置以及分布对模块结温和应力的影响;进而,提出了老化过程中焊料层空洞的生长模型,分析了模块热特性随空洞生长过程的变化规律;然后,通过研究反映空洞热阻的Cauer热网络模型及其参数提取方法,提出了利用模块热阻增加率评估焊料层空洞生长程度的方法。结果表明:在生长初期(空洞率≤5%),焊料层中心空洞对热阻、芯片结温的影响大于边缘空洞,对应力的影响则相反;在生长后期,芯片焊层空洞率大于30%、直接敷铜(DBC)衬底焊料层空洞率大于40%,不同生长模型的影响基本一致。最后通过功率循环老化、超声波检测以及结温测试,验证了结论。
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关键词
IGBT模块
空洞生长
Cauer热网络模型
有限元分析
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职称材料
冲击波加载下单晶铜动态破坏微观过程的分子动力学研究
被引量：
1
3
作者
雷洁红
谷渝秋
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期769-773,共5页
采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了冲击波加载下单晶铜动态破坏的微观过程和空洞成核及生长过程。根据原子中心对称参数变化给出了单晶铜动态破坏的微观过程,通过不同碰撞速度的模拟,讨论了冲击波加载下破碎区内物质形态...
采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了冲击波加载下单晶铜动态破坏的微观过程和空洞成核及生长过程。根据原子中心对称参数变化给出了单晶铜动态破坏的微观过程,通过不同碰撞速度的模拟,讨论了冲击波加载下破碎区内物质形态分布的变化,给出了材料破坏深度的变化规律。研究发现纳米空洞在完整单晶铜中随机成核,空洞成核后,空洞表面的应力集中和原子活化易形成位错源,各种不同类型的位错的生长使空洞逐渐长大,空洞长大到一定尺寸后,邻近空洞相互作用贯通形成更大尺寸的空洞,这种空洞贯通效应造成了材料内部的宏观层裂及失效。
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关键词
分子动力学
空洞
成核及
生长
层裂
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职称材料
题名
金-铝键合界面空洞生长动力学研究
1
作者
陈柏雨
王波
可帅
黄伟
刘岗岗
潘开林
机构
桂林电子科技大学机电工程学院
贵州装备制造职业学院
贵州振华风光半导体有限公司
出处
《半导体技术》
北大核心
2025年第6期633-640,共8页
基金
国家自然科学基金(U2441249)
广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2024KY0220)
广西制造系统与先进制造技术重点实验室基金项目(23354S009)。
文摘
为探究金-铝键合界面处空洞的演化与焊盘厚度的关系,通过实验、仿真模拟和理论分析相结合的方法对金丝和铝焊盘键合点空洞的生长进行了研究。实验结果表明,2~3μm厚Al/0.5%Cu铝焊盘上采用99.99%金丝键合的样品在300℃下贮存24 h后,键合界面处产生的空洞数量与铝焊盘厚度呈正相关关系,该结果与基于编程软件的元胞自动机仿真预测结果高度一致。空洞的形成规律符合引入浓度梯度后的金属扩散理论,即空洞的半径随焊盘厚度的增大而增大,随着时间步长的推移,空洞的形成速率先增大后减小。本研究结果为高温贮存后金-铝键合界面断裂失效提供了理论支持。
关键词
空洞生长
元胞自动机
金-铝键合
焊盘厚度
高温贮存
Keywords
void growth
cellular automaton
Au-Al bonding
pad thickness
high-temperature storage
分类号
TN405 [电子电信—微电子学与固体电子学]
TN406 [电子电信—微电子学与固体电子学]
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职称材料
题名
IGBT模块焊料层空洞生长分析与评估方法
被引量：
7
2
作者
唐圣学
马强
陈冬
姚芳
王希平
机构
河北工业大学电气工程学院
河北工业大学电气工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期244-254,共11页
基金
河北省自然科学基金(E2019202481)
河北省自然科学重点基金(E2017202284)项目资助
文摘
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大小、位置以及分布对模块结温和应力的影响;进而,提出了老化过程中焊料层空洞的生长模型,分析了模块热特性随空洞生长过程的变化规律;然后,通过研究反映空洞热阻的Cauer热网络模型及其参数提取方法,提出了利用模块热阻增加率评估焊料层空洞生长程度的方法。结果表明:在生长初期(空洞率≤5%),焊料层中心空洞对热阻、芯片结温的影响大于边缘空洞,对应力的影响则相反;在生长后期,芯片焊层空洞率大于30%、直接敷铜(DBC)衬底焊料层空洞率大于40%,不同生长模型的影响基本一致。最后通过功率循环老化、超声波检测以及结温测试,验证了结论。
关键词
IGBT模块
空洞生长
Cauer热网络模型
有限元分析
Keywords
IGBT module
void growth
Cauer thermal network model
finite element analysis(FEA)
分类号
TH7 [机械工程—精密仪器及机械]
TN405 [电子电信—微电子学与固体电子学]
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职称材料
题名
冲击波加载下单晶铜动态破坏微观过程的分子动力学研究
被引量：
1
3
作者
雷洁红
谷渝秋
机构
中国工程物理研究院激光聚变研究中心
西华师范大学物理与电子信息学院
出处
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期769-773,共5页
基金
中国博士后科学基金资助项目(2014M562510XB)
四川省教育厅青年项目资助(11ZB033)
西华师范大学重大探索性项目资助(14C005)
文摘
采用嵌入原子势模型和分子动力学方法,模拟研究了冲击波加载下单晶铜动态破坏的微观过程和空洞成核及生长过程。根据原子中心对称参数变化给出了单晶铜动态破坏的微观过程,通过不同碰撞速度的模拟,讨论了冲击波加载下破碎区内物质形态分布的变化,给出了材料破坏深度的变化规律。研究发现纳米空洞在完整单晶铜中随机成核,空洞成核后,空洞表面的应力集中和原子活化易形成位错源,各种不同类型的位错的生长使空洞逐渐长大,空洞长大到一定尺寸后,邻近空洞相互作用贯通形成更大尺寸的空洞,这种空洞贯通效应造成了材料内部的宏观层裂及失效。
关键词
分子动力学
空洞
成核及
生长
层裂
Keywords
molecular dynamics
void nucleation and growth
fracture
分类号
O484.5 [理学—固体物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
金-铝键合界面空洞生长动力学研究
陈柏雨
王波
可帅
黄伟
刘岗岗
潘开林
《半导体技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
IGBT模块焊料层空洞生长分析与评估方法
唐圣学
马强
陈冬
姚芳
王希平
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
冲击波加载下单晶铜动态破坏微观过程的分子动力学研究
雷洁红
谷渝秋
《原子能科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
1
在线阅读
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职称材料
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