CN219715134U - 一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，属于功率电子器件封装技术领域，包括基板，基板上方设置有阵列烧结层，阵列烧结层上方设置有芯片，基板与芯片通过阵列烧结层形成互联结构；阵列烧结层由若干个连续设置的纳米银层构成，相邻两纳米银层之间设置有间隙，若干个纳米银层围成正方形结构，且若干个纳米银层沿芯片的边缘设置。本实用新型能够保证互联结构在热疲劳载荷下具有更集中的应力，解决了传统结构在测试热疲劳可靠性高的纳米银焊膏时效果不明显的问题，缩短了测试时间。
Description
技术领域
本实用新型属于功率电子器件封装技术领域，尤其涉及一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构。
背景技术
随着对于电力电子技术的发展，要求不断增高，以SiC、GaN为主的第三代半导体有着高服役温度、高频率、宽带隙等特点，符合功率电子器件的要求。纳米银焊膏的颗粒尺寸较小，具有很高的比表面积和表面曲率，因此在烧结的过程中需要的驱动力较小，烧结时所需要的温度、压力较小，烧结后成为一个整体，具有近似于块体银的性能，满足“低温烧结、高温服役”的要求；同时纳米银焊膏用于互连的优势是具有优秀的导电、导热性能，具有抗氧化性，空气中更稳定。利用烧结纳米银焊膏技术可以实现芯片与基板的可靠连接，但在功率器件服役过程中外界温度变化造成的热疲劳载荷会引起可靠性问题导致焊点失效，因此对纳米银焊膏的热疲劳性能的测试引起重视。
热疲劳测试首先要制备质量满足要求的互连结构，目前纳米银焊膏的热疲劳测试结构大多采用“Cu/烧结银/SiC”结构或“DBC/烧结银/SiC”结构，此类结构互连层在热疲劳载荷下应力集中小，需要更长的循环次数测试纳米银焊膏的热疲劳性能，测试时间的延长增加了成本。
基于现有的用于热疲劳性能测试方法中存在的问题，亟需设计一种工艺简单，成本低廉的纳米银焊膏热疲劳测试结构。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，包括基板，所述基板上方设置有阵列烧结层，所述阵列烧结层上方设置有芯片，所述基板与所述芯片通过所述阵列烧结层形成互联结构；所述阵列烧结层由若干个连续设置的纳米银层构成，相邻两所述纳米银层之间设置有间隙，若干个所述纳米银层围成正方形结构，且若干个所述纳米银层沿所述芯片的边缘设置。
优选的，所述基板为Cu基板、DBC基板、DBA基板中的一种。
优选的，所述基板的顶面、所述芯片的底面均设置有金属层。
优选的，所述金属层为Ag层。
优选的，所述基板与所述芯片平行设置，且所述基板与所述芯片相对的面为平面。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：
本实用新型提供的用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，能保证互连结构在热疲劳载荷下具有更集中的应力，减少热疲劳测试所使用的时间，适用于纳米银焊膏热疲劳可靠性测试研究，具有工艺简单，成本低廉，接头强度满足热疲劳可靠性测试要求的优点。解决了传统结构在测试热疲劳可靠性高的纳米银焊膏时效果不明显的问题，缩短了测试时间。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型用于纳米银焊膏热疲劳测试结构的整体结构示意图；
图2为本实用新型阵列烧结层的结构示意图；
其中，1、基板；2、阵列烧结层；3、芯片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实用新型提供一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，包括基板1，基板1上方设置有阵列烧结层2，阵列烧结层2上方设置有芯片3，基板1与芯片3通过阵列烧结层2形成互联结构；阵列烧结层2由若干个连续设置的纳米银层构成，相邻两纳米银层之间设置有间隙，若干个纳米银层围成正方形结构，且若干个纳米银层沿芯片3的边缘设置。
进一步的，基板1为Cu基板、DBC基板、DBA基板中的一种。
进一步的，基板1的顶面镀有Ag层或溅射有金属层。
进一步的，基板1与芯片3平行设置，且基板1与芯片3相对的面为平面。
进一步的，芯片3的材料为功率器件所使用的芯片材料。
进一步的，芯片3的底面镀有Ag层或溅射有金属层。
一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构的制作方法，包括以下步骤：
S0、Cu基板准备：用线切割方式制作正方形铜焊盘，其尺寸为10mm×10mm×1mm；
S1、将纯度大于99.99wt％，尺寸为10mm×10mm×1mm的Cu基板放入配制好的30％HNO3酒精溶液中浸泡几分钟，去除Cu基板表面氧化物和污染物，接着将其放入丙酮中进一步超声清洗，清洗完毕烘干，使用砂纸进行打磨确保氧化层完全去除以及连接表面水平，打磨后进行抛光，备用；
掩模版制作：取厚度为200um的不锈钢板，使用激光对其进行切割，在不锈钢板表面加工出尺寸为2.65mm×2.65mm正方形，每个正方形之间的距离为0.7mm，沿5mm×5mm的正方形边缘的内测分布，将切割后的孔周围的毛刺进行仔细打磨，并将加工后的不锈钢板进行电解抛光以保证不锈钢板表面的光洁，制备为有特殊阵列的掩模版，备用；
S2、把有特殊阵列的掩模版放置在Cu基板上，阵列为2.65mm×2.65mm正方形，每个正方形之间的距离为0.7mm，掩模版厚度为200um，将一定量的纳米银焊膏涂抹在掩模板上，纳米银焊膏在使用之前需要进行充分搅拌，并使用刮刀将纳米银焊膏刮平；
S3、涂抹纳米银焊膏后静置，待纳米银焊膏中的易挥发的有机物挥发后，使用镊子夹住掩模版的边缘垂直向上移除掩模版；
S4、将镀Ag的SiC块轻轻放置在纳米银焊膏上，SiC块的尺寸为5mm×5mm×1mm，并保证整个SiC块的边缘均处于纳米银焊膏上；
S5、将上述结构放置在热压烧结机上进行烧结，烧结机的升温速率为5℃/min，加热至150℃预热8min，继续加热至250℃加压5MPa烧结15min，空冷，得到用于纳米银焊膏热疲劳测试结构；
S6、将此结构直接从热压烧结机中取出，即可进行热疲劳测试。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)上方设置有阵列烧结层(2)，所述阵列烧结层(2)上方设置有芯片(3)，所述基板(1)与所述芯片(3)通过所述阵列烧结层(2)形成互联结构；所述阵列烧结层(2)由若干个连续设置的纳米银层构成，相邻两所述纳米银层之间设置有间隙，若干个所述纳米银层围成正方形结构，且若干个所述纳米银层沿所述芯片(3)的边缘设置。
2.根据权利要求1所述的用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，其特征在于，所述基板(1)为Cu基板、DBC基板、DBA基板中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，其特征在于，所述基板(1)的顶面、所述芯片(3)的底面均设置有金属层。
4.根据权利要求3所述的用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，其特征在于，所述金属层为Ag层。
5.根据权利要求1所述的用于纳米银焊膏热疲劳测试结构，其特征在于，所述基板(1)与所述芯片(3)平行设置，且所述基板(1)与所述芯片(3)相对的面为平面。
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- 2023-04-12 CN CN202320800760.5U patent/CN219715134U/zh active Active
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