王春青教授课题组在电子封装互连技术领域取得突破性进展

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          哈工大报讯（安荣/文）日前，材料学院王春青教授课题组依托先进焊接与连接国家重点实验室和微系统与微结构制造教育部重点实验室平台，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低温连接与高温服役两种技术需求之间的矛盾，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《低温烧结铜锡金属间化合物纳米颗粒以实现超塑性超均匀高温服役电路互连》的相关研究论文发表在材料领域国际著名期刊《Small》（影响因子7.514）上。我校为该论文的第一署名单位和第一通讯作者单位。论文第一作者是我校2012级博士生钟颖。
          电子封装是将微元件再加工及组合构成微系统及工作环境的新兴基础制造技术，在家用电器、计算机、通讯、医疗、航空航天、汽车等领域具有广阔的应用前景。然而，低温连接高温服役的无铅互连材料的匮乏已经成为电子封装小型化、高密度化、多功能化的重要制约因素。锡基金属间化合物通常被认为是脆硬的钎焊产物。王春青课题组通过将铜锡化合物纳米化，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。通过量子力学计算，对各类锡基金属间化合物进行了性能表征和对比；通过低成本、高效率、环境友好的制备方法，实现了10纳米以下铜锡化合物纳米颗粒的尺度与分散度的调控；通过原位高分辨透射电镜加热实时观测铜锡化合物纳米颗粒的动态烧结过程，并对二元金属纳米颗粒的烧结机理进行了研究；通过纳米颗粒的尺寸效应，在180℃下实现对块体熔点为415℃的铜锡化合物纳米颗粒的烧结；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，有望成为电子封装互连材料领域新的研究热点。
          该项研究工作受到了国家自然科学基金委和台达电力电子科教发展计划项目的资助。
论文链接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201500896/full