TW200523058A - Method of controlling thermal waves in reactive multilayer joining and resulting product - Google Patents

Description

200523058 玫、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域】 相關申請案之交又參考 本申清案係根據35 U.S.C.§ 119(e)請求對於美國臨時專 5利申請案第6〇/469,841號之優先權的權益，其之全文於此併 入本案已為參考資料。 有關於聯邦政府資助研究的聲明 本發明係在美國國家科學基金獎第DMI-0115238、 DMM)215109號，以及美國陸軍合約第 10號的美國政府資助下完成本發明。對於本發明美國政府具 有某些權力。 發明領域 本發明係針對選擇供一反應性結合製程，以及其之根 據模擬資料的個別形式所用之元件的方法，俾便產生具有 15所需特性的接合。本發明亦係有關於藉由施用該等方法所 產生的接合。 L先前技術3 發明背景 對於軟焊、硬焊或是熔接材料，反應性多層接合係為 20 一特別有利的製程。於第1圖中係概略地圖示一典型的反應 性多層結合製程。此室溫結合製程係根據在壓力下，一反 應性多層箔1000在一易熔材料1001之二層與二待結合元件 1002之間的夾合作業，並接著將箔1〇〇〇點火，例如，使用 一火花1003。因而開始一自蔓延反應，造成該反應性辖1〇〇〇 200523058 之溫度迅速上升。兹山 放数旦，、，_卜9由献應將—材料層職炼化而釋 mm 元件職結合。此軟烊或硬 快於傳統式使用_ 溫度敏感元件^=Γ 完全的局部化加熱’ 合不致造财如金屬與料，能夠結 μ使用反應^白的軟焊或硬焊係為快速的，並將由奈米 7所產生的熱量局部化在賴合區域。在 10 15 2或金屬/喊結合的應財，反應性錢_地有1 具體地，當熔接或硬焊 件會破壞或損害，並且對㈣洲，該等溫度敏感元 ^ ^ 且對材料的熱損害將使作業成本高且 諸如其後退火或熱處理。相反地，當使用反應性多 二將/皿度敏感7L件結合時，該結合元件係承受到小的熱 =以及短的有限持續期間，溫度上升。僅有硬焊層以及 ^70件之表面貝質上受加熱，若有的話，僅會發生小的 …、、員。此外反應性結合製程係為快速的，並使結合具 成本效S、強烈的熱傳導性。因而能夠具實質的商業利益， 例如，在裝配光纖元件、氣㈣應用、以及安«熱裝置。 硬焊對於㊣階金屬,究結合而言係為較佳的，以及藉 =將-硬焊料置放於金屬與喊之間，並將整個總成插二 爐中而完成硬焊作業。然而，—經冷卻，金屬與陶究之 熱膨脹係數(CTE)實質上的差異，在金屬與陶究之間產生大 的熱應力。例如，當將自上達7〇〇它之硬焊溫度的一金屬_ 陶竟結合冷部時’則金屬元件收縮大於喊元件。此不同 20 200523058 &成金屬與陶£之_熱應力’並因而致使該等元件的脫 裂或剝層。因此’傳統式軟焊或硬烊金屬綱竟結合的尺 i· ’係限制在ι·〇平料般大小的面積。當使用反應性箱用 以將金屬與陶究元件結合時，該等金屬與陶究元件大體上 5並未加熱。因此，僅發生小的熱收縮失配及剝層。因此， 反應性結合對於獲得堅固、大面積金屬_陶变結合而言，係 為有利的技術。 於反應性結合製程中所使用的反應性多層，係為奈米 材料其典型地係藉由將數百之奈米級層蒸氣沉積而製成， 10該等奈米級層在元素之間可交替地具有混合之大、負熱 量，諸如鎳及鋁。於以下的公開案中揭露該等方法的不同 應用，其之全文於此以引用方式併入本文以為參考資料： 頒給Makowiecki等人（“Makowiecki，，）的美國專利第 5,381，944號，美國專利第5,538,795號；美國專利第5,547,715 15號；一篇由Besnoin等人在20〇2年11月1日於j〇urnai 〇f Applied Physics，Vol.92(9)，第 5474-5481 頁中所發表之文 章，標題為“在多層箔中反應物及生成物熔化對自蔓延反應 的影響（Effect of Reactant and Product Melting on Self-Propagating Reactions in Multilayer Foils)” ； 一 篇由在 20 2003年9月 1 日於Journal of Applied Physics，Vol· 94(5)中所 發表之文章，標題為“在一多層箔幾何形狀中一自蔓延 CuOx/Al鋁熱劑反應的沉積及特性（Deposition and Characterization of a Self-Propagating CuOx/Al Thermite Reaction in a Multilayer Foil Geometry)” ；美國專利第 200523058 5,381，944號；於2001年5月1日提出申請的美國專利申請案 第09/846,486號而標題為“獨立反應性多層箔（Free Standing Reactive Multilayer Foils)” ；於2002年5月 2 日提出申請的美 國臨時專利申請案第60/201,292號而標題為“獨立反應性多 5 層箔（Free Standing Reactive Multilayer Foils)” ；由 D.A· Glocker及S.I· Shah (“Glocker”)所編輯的Handbook of Thin

Film Process Technology—書之1998年版本中，所發表之一 章節標題為“在多層材料中的自蔓延反應（Self-Propagating Reactions in Multilayer Materials)’’；以及在 1997年2月的The 10 Minerals，Metals，and Materials Society (TMS) Proceeding on Nanostructures提出的一篇文章，標題為‘‘在奈米級多層 材料中自蔓延放熱反應（Self-Propagating Exothermic Reactions in Nanoscale Multilayer Materials)’’。

Makowiecki揭露該反應性多層係直接地沉積在該其中 15 之一元件的表面上，以及交替材料的選擇主要係根據對應 反應的熱量。在Makowiecki所提出之設計方法學係根據以 下假設：接續點火、反應性多層箔及易熔材料快速達到熱 平衡。此假設使能夠發展的一簡化方法學，處理反應熱、 箔之密度及熱容量、以及易熔材料之熱容量。然而，此方 20 法大體上並不適於正確地確定反應性結合的適當形式，以 及在反應結合製程期間用於控制熱傳輸。 然而，其後發展已顯示，能夠小心謹慎地控制反應之 熱1以及反應速度’並亦提供可交替方法用於製造奈卡多 層。例如’已證明反應之速度、熱量及溫度可藉由變化該 200523058 等可交替層之厚度而加以控制。該等論證之實例係於以下 的公開案中揭露，其係以全文引用方式於此併入本文以為 參考資料：美國專利第5,538,795號；一篇由在1994年於 Scripta Metallurgical et Materialia，Vol· 30(10)，1281-1286 頁 5 中所發表之文章，標題為“多層NiAl系統之燃燒合成（The Combustion Synthesis of Multilayer NiAl System)” ； 一篇由 Gavens 等人(“Gavens”)在 2000年2 月 1 日於 Journal of Applied Physics，Vol· 87(3)，1255-1263頁中所發表之文章，標題為 “在Al/Ni奈米層板奈米箔中混合對自蔓延放熱反應的影響 10 (Effects of Intermixing on Self-Propagating Exothermic Reactions in AL/Ni Nanolaminate Nanofoils)” ；於2001 年5 月 1曰提出申請的美國專利申請案第09/846,486號；以及在 2000年5月2日提出申請的美國臨時專利申請案第 60/201，292號，標題為“獨立反應性多層箔（Free Standing 15 Reactive Multilayer Foils)”。 亦已證明的是，反應之熱量能夠藉由修改箔之合成 物，或是藉由在製造之後對反應性多層實施低溫退火而能 夠加以控制，如於2000年2月1日於Journal of Applied Physics，Vol· 87(3)，1255-1263頁中所發表之文章，標題為 20 “在Al/Ni奈米層合箔中混合對自蔓延放熱反應的影響 (Effects of Intermixing on Self-Propagating Exothermic Reactions in AL/Ni Nanolaminate Nanofoils)’’中所揭露，以 全文引用方式於此併入本案以為參考資料。用於製造奈米 反應性多層的可交替方法包括：⑴機械加工，揭露於美國 10 200523058 專利第6,534，194號，及(ii)電化學沉積。 儘管針對控制反應熱、速度以及溫度之技術，以及可 交替的製造方法係為所熟知的，但需要適於所熟知且為新 的反應性結合形式之新的设计方法學。例如，在jyjak〇wiecki 5 專利中並未說明能夠加以控制的複數之變數(例如，反應性 箱、易熔材料以及元件之反應速度及溫度、熱傳導性、及/ 或邊等元件之密度與熱容量）。 再者，需要一設計方法學用以處理使用利用新製造方 法所製成之羯的結合作業，諸如獨立反應性多層，並用以 10改良介於箔與易熔材料或元件之該等層之間的黏合性。 因此，如以下所說明，本發明之其中之一的主要目標， 係用以提供在反應性結合期間提供用於控制熱傳輸的方 法，並用以確認應用新方法學所導致的較佳形式。 【發明内容】 15 發明概要 本發明之一具體實施例包括在一包含一反應性多層材 料的總成中，模擬一能量分佈之性能的一方法。該方法包 括以下步驟··提供一能量發展方程式，能量發展方程式包 括與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯的 2〇 一此置源項，具有一所熟知的速度及反應之熱量的自蔓延 反應’將能量發展方程式離散化，並藉由使用與總成相關 聯的參數將離散的能量發展方程式積分，確定在總成中能 量分佈的特性。 本發明之另一具體實施例包括一可藉由機器讀取的程 200523058 式儲存裝置，明白地具體化成可藉由機器執行之指令的一 程式，用以執行該等方法步驟，用於在一包含一反應性多 層材料的一總成内模擬一能量分佈之一特性。該方法包括 提供一能量發展方程式之該等步驟，該能量發展方程式包 5 括一與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯 的一能量源項，具有一所熟知的速度及反應之熱量的自蔓 延反應，將能量發展方程式離散化，並藉由使用與總成相 關聯的參數將離散的能量發展方程式積分，確定在總成中 能量分佈的特性。 10 本發明之一進一步具體實施例包括一方法，其包含選 擇一反應性多層材料、選擇一第一元件及一第二元件供使 用該反應性多層材料之結合所用、提供一能量發展方程 式，該能量發展方程式包括與一在反應性多層材料中所產 生之自蔓延反應相關聯的一能量源項，具有一所熟知的速 15 度及反應之熱量的自蔓延反應，將能量發展方程式離散 化，並藉由使用與第一元件、第二元件、以及反應性多層 材料中之至少其中之一者相關聯的參數將離散的能量發展 方程式積分，提供具有該等參數的第一元件、第二元件、 以及反應性多層材料，將該反應性多層材料配置在該第一 20 元件與第二元件之間，並將該反應性多層材料化學地轉 變，俾便將第一元件與第二元件結合。 本發明之另一具體實施例包括一方法。該方法包含提 供與第一元件、第二元件、以及一反應性多層材料相關聯 之參數。該等參數已藉由一方法加以確定，該方法包含以 200523058 下步驟：提供一能量發展方程式，該能量發展方程式包括 與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯的一 能量源項，自蔓延反應具有一所熟知的速度及反應之熱 量，將能量發展方程式離散化，並藉由使用與第一元件、 5 第二元件、以及反應性多層材料中之至少其中之一者相關 聯的參數將離散的能量發展方程式積分，確定在第一元 件、第二元件、以及反應性多層材料中之一能量分佈的特 性。該方法進一步包括提供具有該等參數的第一元件、第 二元件、以及反應性多層材料、將反應性多層材料配置在 10 該第一元件與第二元件之間，並將該反應性多層材料化學 地轉變，俾便將第一元件與第二元件結合。 本發明之另一具體實施例包括一結合件。該結合件包 含一與一第二元件結合的第一元件，以及與該第一元件及 第二元件相關聯之一反應性多層材料的一化學轉變之剩餘 15 物。第一元件、第二元件、以及反應性多層材料中之至少 其中之一者的該等參數，係根據在第一元件、第二元件、 以及反應性多層材料中一能量分佈的一模擬特性而預定。 藉由使用該等參數將一能量發展方程式之離散化加以積分 而確定該特性。該能量發展方程式包括與一在反應性多層 20 材料中所產生之自蔓延波前相關聯的一能量源項。自蔓延 波前具有一已知的速度及反應之熱量。 本發明之另一具體實施例包括一結合件。該結合件包 含一與一第二元件結合的第一元件，以及一反應性多層材 料的一化學轉變之剩餘物。該第一元件的化學成分與第二 200523058 10 15 20 元件之化學成分不同。 本發明之*_具體實_(❹，上料及本發明之 =!施例)可包括一或更多之以下觀點:能量發展方 私式之離散化係可根據-有限差分法、-有限元素法、一 =法、或一選點法;該反應性多層材料可為一反應 二3至少—些參數可與該反應性多層材料相關 成可為-反應性結合形式，包括—第一元件及一 第-70件’以及至少-些參數可與該第一元件及第二元件 相關聯；該反應性多層材料可配置在該第-元件及:二元 件之間；該反應性結合形式可進一步包括 ^及-第二結合層’以及至少-些參數可與該;一; 及第二結合層相關聯；該反應性多層材料可^一 :合層以及第二结合層之間;該第-結合層以及第:L 層可配置在該第-元件及第二元件之間；該第一元件及第 -兀件大體上具有相同的化學成分；該第_元件二元 =有不同的化學成分;該第-元件可包括-金屬:金 屬5金、塊狀金屬玻璃、陶究、合成物、或聚合物，以及 弟二凡件可包括一金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶究、 合成物、或聚合物；該金屬或金屬合金可包括紹、不錄鋼、 鈦、銅、Κ_、銅-!目、翻、鐵、以及錄的其令之—者或 更多；該陶究可包括碳化石夕、氮化紹、氮化石夕、石夕、碳、 獨、氮化物、碳化物、以及鋁化物的其中之一者或更多· 。亥第結合層以及第二結合層大體上具有相同的化學成 分；該第一結合層以及第二結合層可具有不同的化學成

14 200523058 分；該第一結合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更多 者，以及該第二結合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更 多者，该軟焊料可為-锡、銀-锡、錫-、金-錫、钢、姻 -銀、銦-鉛、鉛、錫、鋅、金、銦、銀、以及銻的其中一或 5 更多者；該硬焊料可為Incusil、Gapasil、TiCuNi、銀、鈦、 銅、銦、鎳、以及金的其中一或更多者；該包括能量源項 的能量發展方程式可為P= + έ，其中/2係為焓，p係為 ot 密度，ί係為時間，g係為熱流向量，以及έ係為在反應性多 層材料中的能量釋放率；該等參數可包括長度、寬度、厚 10 度、密度、熱容量、熱傳導性、炫化之熱量、炫化溫度、 反應之熱量、蔓延速度、原子量、以及點火位置的至少其 中之一者；確定能量分佈之特性可包括確定以下至少之一 者：第一元件及第二元件之至少其中之一者的熔化量；第 一元件及第二元件之至少其中之一者的溶化持續時間；臨 15 界界面是否潤濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者 的熱暴露量；以及第一元件、第二元件、以及反應性多層 材料之其中至少之一者的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖 面圖、或是溫度分佈；確定能量分佈之特性可包括確定以 下至少之一者··第一結合層及第二結合層之至少其中之一 20 者的炫化量；第一結合層及第二結合層之至少其中之一者 的熔化持續時間；臨界界面是否潤濕；第一元件及第二元 件之至少其中之一者的熱暴露量；以及第一元件、第二元 件、第一結合層、第二結合層、以及反應性多層材料之其 200523058 中至少之一者的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖面圖、或 是溫度分佈；該反應性結合形式可進一步包括一第三結合 層及一第四結合層；該每一第三結合層及第四結合層可預 先沉積在反應性多層材料、第一元件、以及第二元件中的 5 至少之一者上，以及至少一些參數係與該第三結合層及第 四結合層相關聯；該第三結合層及第四結合層大體上可具 有相同的化學成分；該第三結合層及第四結合層可具有不 同的化學成分；該第三結合層可為Incusil及Gapasil之其中 至少之一者，以及第四結合層可為Incusil及Gapasil之其中 10 至少之一者；選擇一第一結合層及一第二結合層，用於使 用該反應性多層材料將第一元件與第二元件結合；該確定 作業可包括藉由使用與第一結合層與第二結合層的至少其 中之一者相關聯的該等參數，將離散化的能量發展方程式 積分而確定在第一元件、第二元件、第一結合層、第二結 15 合層、以及反應性多層材料中能量分佈的特性；提供具有 該等參數的第一結合層及第二結合層；將第一結合層及第 二結合層配置在該第一元件與第二元件之間；化學轉變可 致使該第一結合層及第二結合層轉變；配置該第一結合層 及第二結合層可包括將該其中之一結合層沉積在第一元 20 件、第二元件、以及反應性多層材料之其中之一者上；其 中之一結合層可為一獨立薄片；該配置作業可包括將獨立 薄片配置在反應性多層材料與第一元件及第二元件的其中 之一者間；選擇一第三結合層及一第四結合層，用於使用 該反應性多層材料將第一元件與第二元件結合；該確定作 16 200523058 業可包括藉由使用與第三結合層與第四結合層的至少其中 之一者相關聯的該等參數，將離散化的能量發展方程式積 分而確定在第一元件、第二元件、第一結合層、第二結合 層、第三結合層、第四結合層以及反應性多層材料中能量 5 分佈的特性；提供具有該等參數的第三結合層及第四結合 層；將每一第三結合層及第四結合層預先沉積在該第一元 件、第二元件以及反應性多層材料之至少其中之一者上； 化學轉變可致使該第三結合層及第四結合層轉變；提供與 該一第一結合層及一第二結合層相關聯的該等參數；該確 10 定作業可包括藉由使用與第一結合層與第二結合層的至少 其中之一者相關聯的該等參數，將離散化的能量發展方程 式積分而確定在第一元件、第二元件、第一結合層、第二 結合層、以及反應性多層材料中能量分佈的特性；提供具 有該等參數的第一結合層及第二結合層；將第一結合層及 15 第二結合層配置在該第一元件及第二元件之間；化學轉變 可致使該第一結合層及第二結合層轉變；一第一結合層及 一第二結合層將第一元件與第二元件結合；第一元件、第 二元件、第一結合層、第二結合層、以及反應性多層材料 之其中至少之一者的該等參數，可根據在第一元件、第二 20 元件、第一結合層、第二結合層、以及反應性多層材料中 能量分佈之模擬特性預定；該化學轉變可為點火；一第三 結合層及一第四結合層將第一元件與第二元件結合；第一 元件、第二元件、第一結合層、第二結合層、第三結合層、 第四結合層、以及反應性多層材料之其中至少之一者的該 17 200523058 等參數，可根據在第一元件、第二元件、第一結合層、第 二結合層、第三結合層、第四結合層、以及反應性多層材 料中能量分佈之模擬特性預定。 本發明之附加目的及優點，部分地係於以下的說明中 5 提出，而部分將由以下說明而顯而易見，或可藉實踐本發 明而可得知。本發明之目的及優點，將藉由在附加的申請 專利範圍中特別地提出的元件及結合件，而可實現及達成。 應瞭解的是，前述的一般說明及以下的詳細說明，係 僅為示範性及說明性，並不對如所請求之本發明具限制性。 10 圖式簡單說明 併入本說明書並構成本說明書之一部分的伴隨圖式， 圖示本發明之不同具體實施例並結合說明，用以說明本發 明之原理。 第1圖係為一反應性多層結合形式的一概略視圖； 15 第2(a)圖係為本發明之一具體實施例的一反應性多層 結合形式的一概略視圖； 第2(b)圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多 層結合形式的一概略視圖； 第3(a)圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應 20 性多層結合形式的一概略視圖； 第3(b)圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多 層結合形式的一概略視圖； 第4(a)圖係為第3(a)圖之反應性多層結合形式的示範 性測量溫度剖面圖； 18 200523058 第4(b)圖係為第3⑷圖之反應十生多層差吉合形式的示範 性預測溫度剖面圖； ’、巳 第5⑻圖係為針對第3⑻圖之反應性多層結合形式的 一實例的預測溫度剖面圖； 5 帛5_係為針對第3(b)圖之反應性多層結合形式的 一實例的測量及預測溫度剖面圖； 第6圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應性 多層結合形式的一概略視圖； 第7(a)圖係為本發明之另一具體實施例之箔厚度與反 1〇應熱量之間的-關係的一示範性圖解顯示； 第7(b)圖係為本發明之一進一步具體實施例之箔厚度 與波别速度之間的一關係的一示範性圖解顯示； 第8圖係為針對第3(b)圖及第6圖之反應性多層結合形 式的示範性圖解結果； 15 第9圖係為針對第30>)圖及第6圖之反應性多層結合形 式的示範性圖解結果； 第10圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多層 結合形式的一概略視圖； 第11(a)圖係為第1〇圖之反應性多層結合形式的示範性 20 預測溫度剖面圖； 第11(b)圖係為第1〇圖之反應性多層結合形式的一示範 性測量紅外線溫度分佈； 第11(c)圖係為第1〇圖之反應性多層結合形式的一示範 性測量紅外線溫度分佈； 19 200523058 第12圖係為第10圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 第13圖係為第10圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 5 第14圖係為第10圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 第15圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應性 多層結合形式的概略視圖； 第16圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示範 10 性圖解預測； 第17圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多層 結合形式的概略視圖； 第18圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示範 性預測溫度剖面圖； 15 第19(a)圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示 範性預測結果； 第19(b)圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示 範性預測結果；以及 第20圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應性 20 多層結合形式的概略視圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 現將詳細參考本發明之示範性具體實施例，該等具體 實施例係圖示於伴隨之圖式中。若有可能，於整個圖式中 20 200523058 斤用勺相同代表符號係表示相同或相似的元件。 本务明之该等具體實施例包括一方法，用於模擬在 匕3反應性多層材料(例如，箔或奈米箔）的總成 量分佈> —能 <一特性，及/或將此方法應用至反應性結合配置。 ^於本發明之一具體實施例中，藉由在包括反應性多層 〆备（例如’奈来箱）、外圍結合層（例如，軟焊及/或硬焊)及一 件之一或更多特性的一計算區域(例如，包括計算輪入^ 或邊界）中，將一不穩能量方程式離散化（亦即，以數學方、 10 15 20 離散化；定義一有限或可數數值集合式 本發明》* 應用根據 个知月之一硯點的一計算模型公式化。於一實例中，藉 將於此所提出使用作為反應性多層㉝、外圍結合層、^ 乂4元件、以及計算區域之邊界狀況中之一或更多者的- 入不同=寸及物理特性之模型方程式積分而執行此2 化。一實例包括一二維離散化，其中代表箔、結合層月 等元件的該等區域係為矩形區域，該每_區域具體二: 之長度及厚度。 異 以下該等具體實施例提供該等形式之實例，其中一 量釋放率6係與-沿著反應性多層猪之長度行進的實巧 平坦自纽波前相配合(例如，#反舰多層驗點火時， 橫過反應性多層、外圍結合層、以及該等元件之其中’ -或更多_產生的能量或熱量波前）。針對該等應用，= 入至该計异模型的資料包括：⑷該等元件、軟勒 層、以及反應性落之尺寸(長度及厚度該等林2 度、熱容量、原子量、以及熱料性，（e)軟焊及/或硬焊層 21 200523058 之密度、熱容量、熱傳導性、熔化之劫3 ^ 化之熱ΐ、原子量、以及 炫化溫度，⑷反應之熱量及蔓延逮度，⑷點火位置，⑴在 反應性多層中反應之產物的密度、熱容量、孰傳導性、溶 化之熱f、以及祕溫度，以物在輯邊界上的熱通量 5及質量通量狀況。因而該離散化模型方程式之計算解法， 提供在落、結合層、以及該等元件中熱波之瞬時:展。相 關於本發明，可應用所熟知離散化方法、數值積分格式、 以及用於考量不同的二維及三維形式所用之方法論、離散 及積分法、點火源、以及多維波前蔓延。 10 例如，模型之應用可包括提供一反應性多層箔（例如， 奈米娼）、_第一元件、一第二元件、一第一結合層、以及 一第二結合層之每一者的長度、寬度及厚度。使用該等長 度、寬度及厚度作為輸入資料，以及在區域邊界上熱通量 及^里通量狀況，以下所提出的方程式係針對反應性多層 15泊、第一元件、第二元件、第一結合層、以及第二結合層 之每一者加以積分。當積分時，該輸出係為當反應性多層 治經點火(例如，化學轉變）時，一能量或熱波前如何在反應 I4生夕層、第一元件、第二元件、第一結合層、以及第二 結合層之每一者中蔓延的預測。當反應完成及第一元件係 20與第二元件結合時，反應性多層箔之剩餘物(例如，殘餘物) 可存在於第一元件、第二元件、第一結合層、以及第二結 合層之其中之一或更多者中。 於本發明之另一觀點中，計算模型公式化之前述任一 預測（例如，在反應性多層箔、第一元件、第二元件、第一 22 200523058 5 10 15 20 結合層、以及第二結合層之每—者中，能量或熱波前如何 作用的制）’可肋評料同結合參數之大小及持續時 間’諸如軟焊及/或硬焊層之炫化、臨界界面之潤濕、以及 疋件之熱暴露。該模型因而可預測軟焊料及/或硬焊料不充 分，炫化、在臨界界面處缺乏潤濕、溶化持續時間過短、 或疋兀件之過度熱暴露，於該狀況該等反應性結合形式之 參數能夠加以系統化地改變。該模型可再應用至該經改變 ，的形式’用以核對該等參數是否為適當的。該等實例包括 狀厚度、以錄焊及/或硬制之厚度、反紅熱量(例如 =由改變成分或微結構）、及/或軟焊材料的系統化變化。能=反覆地應用該等參數之該等系統化變化，直至確定—適 式為ji _於Α知此技藝之人士應為顯而易見的是， :何歸納該—反覆方法用以包括其他形式參數及重複方 =°例如’輸人模型的該等輸人資料可為於此所提出任-材枓特性之任一物理特性的任一結合。 本七月之„亥等具體貫施例包括—多維計算軟體，用於 r I反應*!、纟。合製程。料算軟體可經運算及/或儲存在電 二’或是任何其他適合的電腦可讀取媒體。該計算軟體 :為一能量方程式之—多維瞬時公式化的—應用，說明自 二延反應之特性’以及反應性_、易料料、及/或元件之 。該計算模型公认係與本發明-致，以下將加 可根據一特別裁製的數學公式化，其將一 不方程式結合以0(例如，能量源項）表示的自蔓延反

23 200523058 應(例如，反應波前)的一簡化說明： dh % PS = ▽•㈣ (1) 埶、、:^ί(1)、中，？係為給’ 口係為密度，，係為時間1係為 二"i ’以及έ係為熱量釋放率。焓△係與溫度Τ(例如， esnom的文章中揭露)相關，其詳細關係包括材料熱容量 二士？、、〜特別地’項έ表示當自蔓延波前橫過反應 、、藉由自蔓延波前釋放熱量的速率。後者係就一與 其之表面垂直的方向上蔓延的薄波前加以說明。該蔓延速 度係利用Κ例如，揭露於㈤㈣―文中）或是計算（例 1〇如:揭露於BeSn〇in-文中）數值而加以指定。第7⑻圖中所 丁係為.亥等測里及叶异蔓延速度的實例，以下將更為詳細 及明。^大小因而藉由結合針對—已知反應性箱之所熟知 的反應速度及反應熱而獲得。應注意的是，該έ係局部化在 橫過羯的波前内，而於一或更多易炫材料及/或元件中消 15 失。 在該形式中熱或能量波之蔓延(例如，溫度之發展），以 及一或更多易炫材料之炼化及/或固化之發展，可藉由將涵 蓋整個形式的方程式⑴積分而確定。上述公式化之瞬時有 限差分计异模型，已針對此目的加以發展。有限差分離散 20化係根據將區域劃分成固定網袼尺寸的計算單元。焓係定 義在該單元中心處，同時該等通量係定義在該單元邊緣 處。二階中心差分近似值係用以接近空間導數。此空間離 散化袼式導致一有限成對常微分方程式（0DES)組，決定位 24 200523058 在單元中心處焓之發展。該常微分方程式(〇DEs)組係使用 一所熟知的顯式、三階Adams Bashforth格式的演算法，將 時間積分。根據所得解法，吾等可立即確定反應性結合製 程之不同特性，包括在一特定橫截面或是空間位置熔化(例 5 如’轉變）的軟焊料量、對應的熔化持續時間、以及在箔、 軟焊及硬焊層、以及該等元件中溫度發展。任意階之不同 的可交替空間離散化，包括可應用的有限元素、空間元素、 或選點近似值、以及不同的隱式、顯式、或半隱式時間—積 分格式。 10 就一維（或平坦）反應波前而言，在與反應波前相同的速 、 度下行進的一移動參考系統中，將運動方程式重算而導出 方程式（1)之等同穩定公式化。然而，此可交替的公式化具 有複數之缺點，包括在後處理及資料分析中（例如，熔化的 持續時間）’並與實驗測量比較，難以具體說明熱界面阻力 15與溫度的變化（例如，預先反應及/或後反應）。亦應注意的 是’當相鄰層間的界面最初並未結合時，公式化可包含— 熱界面阻力’以及沿著該等界面發生熔化時，可觀察熱界 鲁 面阻力之變化。 於另一貫例中，該等發明之具體實施例可包括使用模 2〇擬結果’為了確定在反應性結合製程中發生之該等易熔材 ， 料(例如，結合材料）的熔化(例如，轉變）的程度，以及涵蓋 於在S品界界面發生潤濕之持續時間。如於此應用中所使 用4界界面係為為了在界面處，構成一適合的結合 而需潤濕的一界ft。士 々a . » 田二y么达 4向。在大多數的例子中，該一界面係為〜 25 200523058 最初未結合的臨界界面。在配置上，該臨界界面可視部件 (例如，反應性、名、易炫材料、及/或元件）以及在特定佈置 中部件之形式而變化。 第2(a)及2(b)圖係圖示以上及實驗中所提出之該等模 5型之變化的應用中的結果。如第2(a)圖中所示，一或更多易 熔材料20a、20b可預先沉積在一或更多元件21a、2比上， 因此於一或更多易熔材料2〇a、2〇b與一或更多元件21a、21b 之間，在箔22之化學轉變（例如，點火)之前，可提供一適合 的結合。因此，在第2(a)圖中的臨界界面係為位在介於箔22 10與易熔材料2〇a、20b之間的界面23a、23b，而非位在介於 易溶材料20a、20b與元件21a、21b之間的界面24a、24b。 就此配置而言，可選擇（例如，考量尺寸、形狀、及/或成分) 適合的部件(例如，反應性箔、易熔材料、及/或元件），及/ 或經特別地配置，致使當反應性箔22係經化學地轉變（例 15 如，點火）時，源自於該經點火的反應性箔22的熱量可僅造 成易熔材料20a、20b之該等層之一部分熔化。易言之，源 自於該經點火的反應性箔22的熱量不致造成易熔材料 20a、20b之完全熔化，及/或不致造成易熔材料2〇a、20b與 其之個別元件21a、21b結合之部分熔化。於此配置中，所 20 有易炫材料20a、20b之炫化及/或與元件21a、21b結合之易 炫材料20a、20b的炫化，就複數理由而言係為不良的。首 先，用以產生足夠熱量將易熔材料20a、20b完全地溶化， 需要較厚及/或更高能量的箔22(例如，具有一更具效力的化 學成分），其可不需增加製程成本。再者，熔化與元件21a、 26 200523058 21 b結合之易溶材料20a、20b，會減弱位在介於易炫材料 20a、20b與元件21a、21b之間界面24a、24b處預先存在的 堅固結合。 於第2(b)圖中，易熔材料25a、25b之該等獨立薄片係配 5 置在元件26a、26b與反應性箔27之間。於此狀況中，易熔 材料25a、25b之二界面最初並未結合，因而，易溶材料25a、 25b之二界面28a、28b、29a、29b(例如，與反應性箔27相鄰 的界面28a、28b，及/或與元件26a、26b相鄰的界面29a、 29b)，可視為臨界界面28a、28b、29a、29b。因此，就此配 10 置而言，可選擇（例如，考量尺寸、形狀、及/或成分）適合 的部件（例如，一或更多的反應性箔27、易熔材料25a、25b、 及/或元件26a、26b)，及/或經特別地配置，致使當反應性 箔27係經點火時，源自於該經點火的反應性箔27的熱量實 質上可造成一或更多易熔材料25a、25b之完全熔化。 15 應瞭解的是，並不限定於第2(a)及2(b)圖中所提出之該 等配置，以及於此所提出的一些觀點，可經結合、去除、 改變、及/或用以應用任一數目之適合的配置、及/或製造任 一數目之適合的產物。根據該等配置，亦可變化構成需潤 濕的一臨界界面。例如，一或更多的元件表面可未經處理， 20 或是其可具有一處理層（例如，一Ni及/或Au電錢之黏著下 層、一軟焊或硬焊層、或為該二者，例如，致使軟焊或硬 焊層係沉積在該黏著層上）。於另一實例中，可將一易熔材 料之一獨立箔片配置在箔與每一元件之間，然而，可或不 使用該獨立箔片。於一進一步實例中，該反應性多層箔可 27 200523058 10 15 20 在其之一或更多側邊上具有一或更多易熔層。於另一實例 中’可將-或更多的易溶材料層配置在1更多反應性多 層與一或更多元件之間。於一進一步實例中，一或更多反 應性多層可配置在一或更多元件之間。於該一形式中，該 -或更多反應性多層可與—或更多元件直接接觸(例如，一 特定的反應性箔可提供足夠能量，用以造成一或更多元件 的炼化）。該-製程可稱為反應聽接，—反應性軟焊或 硬焊相對。該反應性熔接之一實例係揭露在於2〇〇1年5月工 曰提出申請’標題為“獨立式反應性多層㈤^此灿％ Reactive Multilayer)，，的美國專利申請案第 〇9/846,486 號 中，於此係以全文引用方式併入本文以為參考資料。 於一進-步實例中，本發明之該等具體實施例可包括 將該等模擬結果與實驗觀察結合，用以確定能夠在_反應 性結合方法中使用用以產生一具有適合結合特性的反應性 結合的適合之狀況範圍。㈣2明之該等具體實施例可包括任—形式，以及於此 ；用適合的反應性結合方法岸用 反應性結〜錢中〜 Μ顧及/或製造適合的 ",… 觀點的結合。其中-組具體實 ^易if、"_式4中部件(例如’—或更多的反應性 線對稱地&及另 ，係相關於-反應性… =一”==: = ㈣及其他具體實施例。 卜將次明 就具對稱形式的該等具體實施例而言’位在羯中心線

28 200523058 之任-側邊上的對應對稱位置處，任—部分之熱物理性質 大體上係為相同的。-實例可為以大體上相同材料及/或使 用大體上洲❹熔㈣層所製成_#元件的反應性結 合。就具不對稱形式的該等具體實施例而言，在箔:任二 側邊上的對應對稱位置處，材料性#可為不同的 可包括在反應性㈣之每-側邊上使用不同的硬焊或是軟焊 層’將以相異材料及/或反應性結合形式製成的該等元件的 結合。如於此所揭露的模型結果及實驗觀察中所表現，該 二實例配置的其中之-特點在於，對於對稱形式而'言，相/ 關於络中心線熱量可對稱地傳輸；因此可達到_對稱溫度 分佈。於非對稱形式中，相關㈣中心線該反應之熱= 均勻地傳輸’因此建立一非對稱溫度場。如於此所進一步 揭露’該料性在反應性結合期时㈣傳輸造成影響^ 並提議新的結合配置及形式。 已應用於此所說明之發明，分析複數之對稱形式，特 別是針對Cii元件、鍍金不銹鋼（ss)元件、Ti元件以及鍍金 銘的反應性結合。於此提供針對Cu.Cu結合、鍍金不銹鋼本 身結合、鍍金鋁本身結合所得的示範性結果。對於 結合及SS-SS結合的方法及結果，亦適用於其他材料（例 如，金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、聚 θ物、I呂、不銹鋼、鈦、銅、Kovar、銅·鉬、鉬、鐵、鎳、 衩化矽、氮化鋁、氮化矽、矽、碳、硼、氮化物、碳化物、 以及鋁化物其中之一或更多者）。 於本發明之一具體實施例中，在使用紅外線(IR)測溫法 29 200523058 的反應期間，執行將計算預測與溫度測量比較，而確認設 計模型。第3(a)及3(b)圖中所示係針對二形式提供的結果， 顯示在第3(a)圖中二銅元件30a、30b，以及在第3(b)圖中的 二鍍金不銹鋼元件30c、30d之反應性結合。如第3(a)圖中所 5 示，元件30a、30b之表面31a、31b，可以厚度約為75微米 的Ag-Sn軟焊層32a、32b加以預潤濕。獨立Ni-Al箔33之厚 度約為55微米，並在箔33之每一側邊上可沉積厚度約為1微 米的Incusil 34a、34b。如第3(b)圖中所示，Au-Sn軟焊之獨 立羯片32c、32d的厚度約為25微米，並可配置在反應性猪 10 33c與個別鍍金不銹鋼元件30c、30d之間。獨立Ni-Ai络33c 之厚度可約為微米，並在羯33c之每一側邊上可沉積厚度 約為1微米的Incusil 34c、34d。於此所揭露的材料及/或數 值係僅為示範性。本發明可應用在其他材料及/或尺寸（例 如’母一結合層及/或獨立薄片可為錯_錫、銀-錫、錫-絲、 15金-錫、銦、銦-銀、銦-船、錯、錫、辞、金、姻、銀、錄、 Incusi卜Gapasi卜TiCuNi、鈦、銅、以及鎳其中之一或更 多者）。 第4(a)及4(b)圖係針對於第3(a)圖中所示Cu-Cu結合形 式，對照測I及預測溫度剖面圖。第4(a)圖係圖示在cu元 20件之反應性結合期間，反應性多層薄之點火(例如，化學轉 變）後於數個時刻位置，以及位在Cu-Cu結合形式上大體上 固定位置處的測ΐ瞬時溫度剖面圖。第4(b)圖係揭露在^^ 元件之反應性結合期間，在Cu-Cii結合形式上大體上相同固 定位置處的預測溫度剖面圖（例如，能量分佈），於此係取反 30 200523058 應性多層箔之點火後在〇秒、200毫秒、400毫秒、630毫秒、 830毫秒、以及1030毫秒的溫度剖面圖。應注意的是，介於 測量與計算巔聲溫度之間的接近一致性。亦應注意，反應 性結合製程的短持續期間。如於第4(a)及4(b)圖中可見，反 5 應性結合製程本質上在波前通過的數百毫秒内完成（例 如，通常位在其之巔峰大小處，通過位在反應性多層箔、 結合層、以及元件上其中之一或更多之不同位置的熱量或 能量的通過）。 第5(a)圖顯示涵蓋在第3(b)圖中所示的不銹鋼結合形 10 式的預測溫度剖面圖（例如，能量分佈）。該等曲線係在選定 的時刻所產生，該時刻係與在〇· 1毫秒、0.5毫秒、1毫秒、 10毫秒、50毫秒以及400毫秒後自蔓延波前之通過時刻相一 致。該等結果顯示，在波前通過之後在400毫秒時涵蓋結合 的溫度極為快速地降低至48°C，其可與47°C之實驗溫度測 15 量相比較。第5(b)圖係顯示在距介於軟焊層與不錢鋼之間界 面100微米處，第3(b)圖中所示不銹鋼形式中溫度的發展。 所示係為得自於數值模擬（預測）及紅外線（實際）測量的結 果(例如，能量分佈）。第5(a)及5(b)圖說明模型預測與實驗 測量之間實質上的一致性，並顯示溫度快速下降，以及元 20件之受限制的熱暴露。 該模型可應用在有系統地研究箔厚度對臨界界面之潤 濕、易熔材料之熔化、及/或元件之熱暴露的影響。例如， 第6圖係圖示針對ai_6061T6元件60a、60b之反應性結合的 具體貫施例，該等元件首先以一薄Ni底層61 a、61 b塗佈， 31 200523058 而接著為一 Au層62a、62b。如第6圖中所示，Au_Sn軟焊料 之獨立薄片的厚度可約為25微米，並可使用作為易熔材料 63a、63b。箔64之每一側邊可於其上沉積約為丨微米的Incusil 65a、65b。箔64之厚度對介於軟焊料63a、63b與元件60a、 5 6〇b之間（可或不包括層61a、61b、62a、62b其中之一或更多 者）的臨界界面66a、66b之潤濕的影響，可藉由在軟焊料 63a、63b係局部地在一熔化狀態下期間，將持續時間量化 而加以分析。為此，箔64之厚度可有系統化地加以變化， 同時將其他參數(例如，箔64、層61a、61b、62a、62b、65a、 10 65b及/或易溶材料63a、63b之參數）固定不變。 如於此所說明，輸入該計算模型公式化的模型輸入資 料可包括箔及元件之熱物理性質。例如，下表揭露可能的

輸入資料諸如 A1-6061-T6、Au_Sn、Incusil-ABA、Al-NiV 箔及/或不銹鋼之傳導性、熱容量、及/或密度。 材料 熱傳導性 (W/m/K) 熱容量 (J/kg/K) 密度， (kg/m3) A1-6061-T6 167 896 2700 Au-Sn 57 170 14510 Incusil-ABA 70 276 9700 Al-NiV 箔 152 830 5665 不銹鋼 18 500 7990 15 其他可能的輸入資料可包括Incusil之固相線溫度 (TS=878K)、Incusil之液相線溫度(Ti=988K)、Incusil之熔化 的熱量（Hf-10792 J/mol)、Au-Sn軟焊料之固相線溫度 (TS=553K)、Au-Sn軟焊料之液相線溫度（ΤΘ53Κ)、及/或 32 200523058

Au-Sn軟焊料之熔化的熱量（Η产6188 J/mol)。 第7(a)及7(b)圖中所示係為根據箔雙層厚度的預測及 測量二數值。第7(a)圖係顯示針對“厚”猪（例如，約具有2〇〇〇 雙層的RF16)以及針對“薄，，箔（例如，約具有640雙層的 5 RF18)’A1-Nl箱厚度對反應熱的影響。圖中該等線圖示Al-Ni 箱之一特定雙層厚度的預測反應熱量，同時該等圓圈圖示 具有一特定厚度的該等雙層之測量的反應熱。應注意的 是’預測的反應熱量大體上與測量的反應熱量相關聯。於 一進一步具體實施例中，第7(b)圖係圖示波前速度(速率）與 1〇雙層厚度的相依性。第7(b)圖中該線係圖示Al-Ni箔之一特 定雙層厚度的預測波前速度，同時該等圓圈圖示具有一特 定厚度的該等雙層之測量的波前速度（於Gavens及Besn〇in 文章中所揭露）。應注意的是，預測的波前速度大體上與測 量的波前速度相關聯。 第8圖係圖示針對軟焊層之溶化量，以及在臨界軟焊料 1 元件界面處熔化的持續時間的計算預測，其係為络厚度的 函數(例如，能量分佈）。虛線810、820係表示針對A1-A1 \牛之反應f生結合所得的結果，例如，於第耶)圖中所圖示 2的I式中所不，同時實線83〇、84〇係代表針對鍍金不錄鋼 -牛之反應f生結合所得的結果，例如，於第6圖中所圖示的 形式中所示。 就A1 A1結合而言，第g圖中的模型預測顯示，當落厚 叉於35微米時，Au_Sn軟焊料之厚度約纖米之層僅發 生部分溶化。因此，在介於軟焊料與元件之間的臨界界面 33 200523058 處，化的持續時間約為〇毫秒。另一方面，當使用厚度大 體上約專於或大於35微米的箔時，整個軟焊層可溶化並且 6品界界面之潤濕的持續時間（例如，Au-Sn軟焊層局部地在 界面處之熔化的持續時間）可為正的。特別地，熔化的持續 5牯間可隨著箔厚度增加而增加。模型預測值亦顯示，炼化 厚度約為25微米的Au-Sn軟焊層所需的最小箔厚度，針對 A1-A1結合係可大於針對ss_ss結合。再者，針對相對應的 箔厚度（例如，約大於20微米）而言，模型預測軟焊層熔化的 持續時間，針對SS-SS結合係可大於（並且當箱厚度增加 · 10時，大體上較大)針對A1-A1結合。如此的可能原因在於：不 銹鋼的熱傳導熱性可遠小於A1_6061_T6之熱傳導熱性。因 此’熱量傳導進入SS的速率遠慢於傳導進入A1中的速率。 該等預測的結果強調需要，根據自蔓延反應之特性以及反 應性多層、易熔材料及/或元件之熱物理性質，反應性結合 15开》式（例如，箔厚度）之設計之細心的最佳化、形式及/或尺 寸。 於本發明之另一具體實施例中，附加的模型之數值預 囑 測（例如，與易熔材料之熔化及/或臨界界面之潤濕相關 聯）’可與附加的實驗測量相對照，例如，反應結合的抗剪 20 強度。 ▲ 例如，第9圖係顯示A1-A1結合及/或SS-SS結合之測量抗 剪強度，可與箔厚度相關聯及/或具相依性。特別地，箔係 較與RF16族（例如，約具有2〇〇〇雙層）相對應約為％微米的 厚度為厚，同時箔係較與RF18族(例如，約具有640雙層）相 34 200523058 對應約為55微米的厚度為薄。該結合強度係利用拉伸剪切 重疊測試(tensile sheai-lap test)而加以測量。與第8圖中所提 出的預測一致，第9圖之測量顯示，當針對A1-A1結合該反 應性箔之厚度係約為35微米時，以及當針對SS-SS結合該反 5應性箔之厚度係約為2〇微米時，可得成功的結合。具體地， 第9圖顯示，當該反應性箔約薄於35微米時，該Α1·Αι結八 無法達成，及/或當該反應性箔厚度小於2〇微米時，該 結合無法達成。在第9圖中所提出之測量亦顯示，個別的鈐 合強度可隨著個別箔之厚度增加而穩定地增加，直至達^ 10 一平頂(plateau)及/或巔峰強度為止。一經達到該巔峰及/戋 平頂強度，即使相繼地增加箔厚度，該結合強度可維持固 定不變，及/或不致對結合給予進一步強度。就ss_ss結合 而言，當箔約厚於42微米時，可達平頂強度，而就义从丨結 合而言’當箔厚度約為8〇微米時，可達巔峰強度。 15 因此，藉使用第8圖之模型預測以及第9圖之測量結 果，於軟焊料在臨界界面處處在一熔化狀態期間，吾等能 夠將一特定結合之最佳化及/或最大強度與持續時間相關 聯例如’就本形式而言，吾等能夠推斷該Au-Sn軟焊料必 需潤濕臨界界面持續約〇·5毫秒，為了獲得一最佳化及/或最 2〇大強度結合。該結合強度亦可受本形式之其他參數的影 響’例如’位在易熔材料與元件之間的界面處的巔峰溫度。 於此所提出的預測及/或對應的測量，係針對Al-Al及SS-SS 結合。如何將本具體實施例概括複數之其他材料系統，係 為熟知此技藝之人士所顯而易見的。 35 200523058 於本毛月之另一具體實施例中，可應用於此提出的設 計方法，用以分析非對稱形式（亦即，該等形式中，諸如熱 性質的材料性f，在箔之不同側邊上可有所不同）。於第10 圖中所示該-非對稱形式的一實例，該圖中圖示Sic與 5 Ti冬4之反應性結合，其中預先沉積在沉及^上的心㈣ 層之厚度可維持固定不變。 就SiC之熱傳導性遠大於丁卜6_4之熱傳導性而言，於反 應性結合期間的熱剖面圖，相關於箔中心線可為非對稱 的。於第11(a)圖中所示，係為涵蓋Sic及Ti-6_4總成的熱剖 10面圖中的該非對稱性，其中圖表所示在SiC側熱波擴散可快 於Ti側。再者，在Ti側的巔峰溫度大體上高於在Sic側的巔 峰溫度。在反應性結合期間，可藉由分析SiC-Ti總成之紅化 線測溫法影像而觀察到相似效果（例如，在SiC側熱波擴散 較在Ti側為快，及/或在Ti側的巔峰溫度高於在SiC側的顏峰 15 溫度），第11(b)及11(c)圖中所示係為該等示範性實例。第 11(b)圖顯示在反應性多層箔之點火處，該形式的紅外線影 像，同時第11(c)圖顯示在點火後約為240毫秒時，該形式的 紅外線影像。如於此進一步說明，此對於一非對稱結合形 式的熱性質的瞭解，可用以設計新的反應性結合形式。 2〇 現參考第10圖，可預先沉積在Ti 1〇2上的Incmsil層ι〇1 之厚度係約為62微米，同時可預先沉積在SiC 1 〇4上的 Incusil層1〇3之厚度係約為104微米。於以下所提出之此特 別的設計分析中，可首先執行預先沉積在反應性羯107之雙 側邊上的硬焊層105、106之厚度的影響的一參數研究。為 36 200523058 此，硬焊層105、106面向SiC(於第10圖中之^及丁丨(於第1〇 圖中之tj的厚度’可獨立地加以變化。同時，羯1 之總厚 度（180微米）、反應性熱量（1189 J/g)以及反應速度（2·9 m/s)，以及毗鄰層105、106之厚度可保持固定。於Sic/Ti_6_4 5結合之分析中所使用的箔可與RF16族相對應，其之性質係 顯示在第7(a)及7(b)圖中。下表中提供輸入至設計模型的其 他輸入資料。 材料 熱傳導性 (W/m/K) (J/kg/K) 密度^ (kg/m3) SiC 130 750 3200 Ti-6-4 6.7 610 4510 Incusil-ABA 70 276 9700 Ni/Al 箔 152 830 5665 其他可能的輸入資料可包括Incusil中的固相線溫度(Ts =878K)，Incusil之液相線溫度（T丨=988K)、以及Incusil之 10 熔化的熱量(Hf= 10,792 J/mol)。 針對第10圖的模型計算，其重點係放在臨界界面之潤 濕上，於本狀況中，該臨界界面係與介於預先沉積在箔 上的Incusil層105、106與預先沉積在其之個別元件1〇2、1〇4 上的Incusil層101、103之間的界面108、1〇9相對應。具體 15地，針對於第10圖中所示的配置而言，該反應係為產生足 夠熱量所需，俾便將預先沉積在箔1〇7上的硬焊層1〇5、1〇6 熔化，以及部分地熔化預先沉積在丁丨1〇2及Sic 1〇4上的硬 焊層101、103。於計算中，吾等藉由監測位在Sic 1〇4及Ti 102上該熔化硬焊層ΐ(Π、103之巔峰厚度，分別為。^及“， 37 200523058 將此現象(例如，一或更多的硬焊層之熔化）量化。下表係顯 不針對預先沉積在箔107上的一或更多硬焊層105、1〇6之厚 度t!、t2的不同結合，熔化硬焊層1〇3、1〇1之不同的厚度 tTi(亦即，硬焊料之熔化量）。 米 1X 11 ix ΊΑ 11 4 4 4 4 4 2 2 2 2 2 11 1x 1x lx ix

6 6 6 6 6 ία 1x 11 11 1X t2(微米） tsiC(微米） tTi(微米） l 19.32 45.95 4 19.36 35.05 8 19.40 27.03 12 19.44 19.87 16 19.48 13.84 l 15.49 47.54 4 15.54 35.39 8 15.57 27.24 12 15.62 21.03 16 15.66 13.88 l 11.50 47.95 4 11.55 35.63 8 H.58 27.38 12 H.62 21.15 16 11.67 I5.ll l 7.74 49.55 4 7.79 35.98 8 7.82 27.58 12 7.87 21.31 16 7.92 15.26 l 3.75 51.31 4 3.79 37.45 8 3.82 27.83 12 3.87 21.51 16 3.92 15.45 5 第12圖係以圖表顯示針對該等結合，熔態硬焊層icn、 103之厚度係為沉積在反應性箔107之任一側邊上的一或更 多硬焊層105、106的一函數，其中沉積在反應性箔1〇7之任 一側邊上係為硬焊層105、106之一相同厚度（亦即，tl=t2)。 虛線曲線係顯示在Ti元件上的硬焊料之溶化量，而實線曲 38 200523058 線係顯示在SiC元件上的硬焊料之熔化量。 檢查在上表中揭示的結果，在SiC元件上熔化的硬焊料 103之量或厚度tSiC，係視在箔107之SiC侧上的硬焊層105的 厚度t!而定。具體地，tSic可隨t!增加而降低。同樣地，在Ti 5元件102上熔化的硬焊料101之量或厚度tTi，係視在猪107之 Ti側上的硬焊層106的厚度b而定，並係隨著後者增加而降 低。此結果係以圖表方式圖示在第12圖中；其中該雙曲線 ⑴^及^)係隨著可預先沉積在箔1〇7上的硬焊層1〇5、1〇6(例 如，具有厚度^及^)之其中之一者厚度增加而降低。此圖亦 ίο顯示在Ti元件上較在sic元件上可熔化更多的硬焊料(tTi> tsic)。此預測係歸因於，SiC的熱傳導性遠高於丁丨-6-4之熱傳 導性。經結合，本結果顯示，維持預先沉積在箔1〇7上硬焊 料105、106之厚度儘可能地小。該等結果亦顯示，針對一 總厚度（不包括層105、106)約為180微米的箔1〇7，在箔1〇7 15之雙側邊上具有預先沉積厚度約為！微米如職爾⑽、 1〇6,可發生沉積在二元件102、104上硬焊層ι〇ι、ι〇3之實 質的炫化。目此，此形式針雜合製程提供—適合的設計。 根據該等結果，吾等能夠設計預先沉積在反應性奈米訂 的易炼材料之厚度，二者用以設計結合製程以及獲得其他 2〇的結果，諸如限制該等元件之熱暴露。 第10圖之非對稱配置亦可用以檢查在tTi(在欽1〇2上炫 恶硬焊層⑻之厚度而在碳化石夕104上炫態硬焊層103 之厚度）上，總辖厚度，tF，的影響。根據上述該等結果， 可將厚度tl(位在請之S1C側上的硬焊層105之厚幻及 39 200523058 t2(位在箔1〇7之Ti側上的硬焊層106之厚度）維持固定， tl=t2,其中，例如，ti及t2可約等於1微米。如第13圖中所示， 《白厚度4係約在60微米與27〇微米之間變化，以及“及。。之 口十數值係對照tF而繪成。該等結果顯示，每一h及可 5奴著箔厚度4增加而增加。就箔厚度tF約小於1〇〇微米而 言’預先沉積在元件102、104上的硬焊層1(Π、1〇3之熔化 Ϊ可相當地小，tTi及tsic可約低於10微米。另一方面，就箔 厚度tF約大於200微米而言，預先沉積在Ti 1〇3上的Incusil 之整層101可熔化。因而本結果顯示，針對第1〇圖之形式， 10用以獲得適合及/或所需效果的一適合的及/或所需的箔厚 度，可位在約為150微米至2〇〇微米的範圍中。約介於15〇微 米與200微米之間的箔厚度可為適合的及/或所需的，因為 。亥v自尽度可確保臨界界面108、109之充分潤濕，及/或避 免預先、/儿積在元件102、1〇4上的硬焊層1〇1、丨〇3之完全溶 15化。使用此方法學，該箔厚度可經設計俾便導致在臨界界 面108、109處的熔化，同時避免在最初結合界面處發生此 影響。 第10圖之非對稱配置亦可用以檢查反應之熱量對易熔 材料101、103、105、1〇6以及在臨界界面簡、卿處，對 20潤濕的影響。就於此所提及，反應性多層箔之反應的熱量， 可使用複數之方法，例如，藉由變化化學計量學、沉積率（對 預混合寬度影響）、及域雙層厚度、及/或在—惰性環境中 在適度溫度下藉由將箱退火而得以控制，如在㈣咖及 Glocker之文章中所論及。 40 200523058 為說明變化反應之熱量可對炫化易、J：容材料101、1〇3、 105、106及/或潤濕臨界界面108、109的影響，利用一具有 約為108微米固定厚度之箔107、以及預先沉積在箱107上分 別具有一約為1微米之固定厚度1及〖2的Incusil層105、106， 5 執行電腦模擬。波前速度係固定地約維持在2.9 m/s。利用 該等固定數值，反應之熱量係在約為8〇〇卩§與16〇〇 j/g之間 的範圍中變化。利用該等輸入資料，針對“及。…的該等預 測值係由模擬計算而得，並係對照反應之熱量繪製，如第 14圖中所示。該等結果顯示，tTi及/或“⑴可顯現與反應之熱 10 畺顯著的相依性及/或相關性。例如，如第14圖中所示，當 反應之熱量約下降低於900 J/g時，則該等結果預測發生硬 知層101 103之彳政小的k化。當反應之熱量增加約超過9〇〇 J/g時，則該等結果預測針對tTi&tsic的曲線可快速地上升。 特別地，當反應之熱量約超過13〇〇1/以寺，則該等結果預測 15在反應性結合製程期間，大體上預先沉積在Ti 102上的整個 I職sil層ΗΠ可熔化。該等結果強調將反應之熱量謹慎地加 以控制或特性化的需要及/或優點。例如，於第_中所提 出的本非對稱形式中，所使用的反應之熱量較佳地可位在 約為m(M/g至· I/g的範圍中。能夠以—所熟知的方式 20控制該反應之熱量，俾便控制硬焊材料之溶化量，從而限 制元件之熱暴露及/或㈣其他相_結果及/或影響。 於本發明之另-具體實施例中，一或更多的易溶或結 合材料（例如，軟焊料或硬焊料）之_或更多的獨立薄片 15〇、15；1 ’可於一非對稱形式中使用。例如，第15圖係為 200523058 針對SiC 152及Ti 153之結合的一可交替形式。如第15圖中 所示，Au-Sn軟焊料之獨立薄片150、151作為易熔材料。薄 片150、151之厚度分別約為25微米。SiC 152及Ti 153大體 上可以與於此所提出之任一形式的相同方式加以處理。例 5 如，厚度約為62微米的一Incusil層155可蕷先沉積在Ti 153 上’及/或厚度約為1〇〇微米的一Incusil層154可預先沉積在 SiC 152上。反應性箔16〇可將incusil層156、157預先沉積在 任一側邊上。預先沉積在反應性箔16〇上的111(^811層156、 157，其之厚度約為丨微米。 10 於第15圖中所示的形式中，箔160較佳地可傳送足夠的 熱量’用以完全地炼化獨立Au-Sn層150、151。然而，當不 淪硬焊料本身是否熔化，每一Au_Sn軟焊層15〇、151可充分 地黏附在其之個別的lncusil硬焊層154、155、156、157時， 則可不需炼化Incusil硬焊層154、155、156、157其中之一 15或更多者。如以下所說明，執行一參數研究，用以確定箔 160之厚度對軟焊層15〇、151的熔化及/或預先沉積在丁丨153 &SlC I54上的一或更多之Incusil硬焊層154、155之熔化的 衫響。反應性箔16〇之厚度係約在3〇微米與27〇微米之間變 化。 由於本$式大體上需要完全炼化Au-Sn軟焊料150、 151，所以藉由監測位在每一 Au-Sn軟焊料150、151之界面 ^9以及預先沉積在元件Ti 153及SiC 152上其之個別 Incusil硬¥層I54、⑸處軟焊料溫度，執行預測分析。就 每-形式(例如，其中變化反應性fgl6Q之厚度）而言，在每 42 200523058 一界面158、159該軟焊層150、151局部地維持高於其之熔 化溫度期間，記錄時間間隔。第16圖中所顯示係為預測結 果，其中在每一界面158、159該軟焊層15〇、151局部地維 持南於其之化溫度期間的時間間隔，係對照羯厚度繪製 5而成。預測結果證明’為了溶化二Au-Sn軟焊層150、151(例 如，位在Ti側及/或SiC側上的Au-Sn軟焊層），最小的绪厚度 需約為30微米。就厚度約小於30微米的箱16〇而言，該模型 預測一或更多的Au-Sn軟焊層150、151僅有局部熔化，因此 在一或更多的Au-Sn軟焊層150、151與一或更多的Incusibt 10 焊層154、155之間缺乏結合性。 以實驗方式確定，反應性地構成使用Au-Sri軟焊料的結 合的強度，於此所提出之該等實例，以及該等抗剪強度測 量係與計算預測比較。以下提出的分析顯現，結合強度最 初可隨著Au-Sn軟焊料之熔化持續時間增加而增加，以及當 15 位在臨界界面處Au-Sn軟焊料係處在局於其之溶化溫度持 續一段時間時，約超過0.5毫秒，可獲得結合之歲峰強度。 根據此作業，需要約為70微米的一箔厚度用以獲得一足夠 的結合強度。亦使用計算，於此所提出之該等實例，用以 檢查預先沉積在該等元件上之Incusil的可能熔化。該等結 20 果顯示，當箔厚度約小於2〇〇微米時，則預先沉積在Ti&Sic 上的硬焊層，可維持在低於Incusil的炼化溫度。就較厚箱 而言，在該等層154、155的其中之一或二者中，可發生 Incusil之局部的熔化。 於本發明之另一具體實施例中，軟焊料或硬焊料之炫 43 200523058

化持續時間對所得之反應性結合之強度的影響，已以實驗 方式分析並加以模型化。已將實驗研究應用在針對箔、軟 焊層以及元件的其中之一或更多者，具有不同長度及寬度 的該等形式，但針對箔、軟焊層以及元件的其中之一或更 5多者，具有固定不變的厚度。具體地，已使用Incusil(硬烊 料）作為易熔材料，以及使用AgSnSb(軟焊料）作為易熔材 料，構成介於SiC與丁“6_4之間的反應性結合。已考量小面 積（0.5忖X 0.5忖)及大面積(4啦4忖），並以實驗方式確定所 得之結合的強度。在該二狀況中，使用一90微米的反應性 10箔。下表中所示結合的測量強度，係為結合面積的函數： 面積 0.5 吋 χ〇·5 吋 Incusil(硬焊料） 59.5 MPa AgSnSb(軟焊料） 67.5 MPa

於此例中’型預_示，與結合面積無關，_如 硬焊料之炫化持續期間係約為Q28毫秒，同時々難軟焊 易炫材料 料之炫化持續期間係約為5.49毫秒。事實上，因為㈣具 15

更低的溶化溫度，所以較長的軟焊料之妹持續時間係為 所預期的。熔化持續期間之預測與測量的抗剪強度之比 車乂’顯不形式(亦即’結合面積)之長度及寬度越大，則達到 反應性結合之越強度所需㈣化持續期_長。此可證 ，，以—作為易您材料，溶化持續期 =於小_結合可得_結合，但當相同时式應用在 一大面積結合時，結合失敗。 力一方面，以AgSnSb作為軟 44 20 200523058 期間較長’並且對於小峨大_ ρ 7又對於热知此技藝之人士應為顯而易見的 是’可將該等研究結果概括至其他材料系統及結合面積。 10

旦於本發明之-可交替的具體實施例中，於第17圖中所 考里係為另-與Α1·61()1·Τ6#ϊ7Α12〇3反應性結合相對應 對稱形式。特別地，第i 7圖中之形式可用以分析⑽⑽之严 度對介於⑽與軟焊料18卜182之_臨界界面之潤濕: 影響，亦即藉由在軟焊料181、朗系局部地處在_炫態下 期間’將持續時間量化。為此’可有系統地變化箱⑽之厚 度，同時將其餘參數保持固定不變。模型輸入資料包括箔 180、結合層181、182、183、184、以及元件185、186之熱 物理性質，將於下表及第17圖中提出。 材料 熱傳導性 (W/m/K) 熱容量 (J/kg/K) 密度^ (kg/m3) A1-6101-T6 218 895 2700 Ag-Sn 33 227 7360 Incusil-ABA 70 276 9700 Al-NiV 箔 152 830 5665 ai2o3 30 88 3900

其他可能的輸入資料可包括在Incusil中的固相線溫度 (TS=878K)、Incusil之液相線溫度(Ί>988Κ)、Incusil之熔化 15 熱量（Η尸10792 J/mol)、Ag-Sn軟焊料之固相線溫度 (TS=494K)、Ag-Sn軟焊料之液相線溫度（TV=494K)、以及 Ag-Sn軟焊料之炫化的熱量（Hf=14200 J/mol)。 於第17圖中所示的形式中，位在Al2〇3元件185上之軟 45 200523058 焊層181的厚度約為100微米，同時位在Α1-61〇μΤ6元件186 上之軟焊層182的厚度約為75微米。反應性多層箔ι80在其 之雙側邊上，沉積有約為1微米厚的比⑶⑸層183、184。 第18圖中所示係為在反應性結合製程期間，溫度分佈 5之細節，其中圖示由於在不同時間具有約為148微米之厚度 的一箔180之化學轉變，涵蓋該結合的瞬時溫度剖面圖。如 於第18圖中所示，在箔1 go之任一側邊上可發生不對稱形式 的熱傳輸，並且在軟焊層181、182中的熱梯度，在具有αι2〇3 兀件185的該側邊係較具有Αμ6101_Τ6元件186的該側邊微 1〇弱。該等現象可直接地追蹤介於元件185、186之間熱擴散 性的不同，對於Α1-6101-Τ6元件186係遠高於八丨2〇3元件185。 於第19(a)及19(b)圖中所示，係分析箔18〇之厚度的影 響。第19(a)圖係顯示軟焊層181、182之熔化量，以及第19(b) 圖係圖示在臨界箔-軟焊料界面187、188，以及在軟焊料_ 元件界面189、190處熔化的持續時間。預測顯示，可考量 …子於所有硒厚度發生結合，該厚度範圍約約介於2〇微米與 微米之間。應注意的是，當箱18〇之厚度約小於⑼微^ 時，在二軟焊層181、182中發生局部熔化。就約介於6〇微 2米與1〇〇微米之間的错厚度而言，位在Α1Λ元件18S之側邊 上的軟知層181可完全熔化，同時位在A1_61〇卜T6元件I% 之側邊上的軟焊㈣2可部讀化。就厚度約大於刚微米 的 >自180而言，該二軟焊層181、182可完全地熔化。於後者 方法中，該等結果顯示，軟焊層181、182之局部炼化持續 時間，大體上線性地隨㈣⑽之厚度增加而增加。與第18 46 200523058 10 15 20 圖中的該等結果一致，第19⑻及19(b)圖亦顯示，在从〇3 元件185之側邊上的炼化與在編1〇Ι·Τ6元件⑽之側邊上 的熔化相較，更為完全且均―致。特別地，如第_圖 中所示，擁於αι2〇3側邊上之軟焊料界面187處的溶化 持續時間，可約科亦位於樞側邊上之軟_.元件界面 哪處的純持續_相等。另-方面，料純持續時間 大體上可與位在^側邊上不同，如第19⑷圖中的界面⑽、 190中所示。經結合，於第18、19⑷以及19_中的該等 結果顯示軟焊似元叙熱難性，對於心之持續時間 與均句性，以及結合強度係為關鍵性的。因此，反應性結 合應用的設計應小心謹慎地說明該等參數。 ^ _巾，可❹-反應性結合 形式’其包〇易炫材料層，在化學方面係為不 :提出-特定形式。第2。圖中顯示一非― 中使用二易熔材料172、173，罝右 、 „4.179 具有較南熔化溫度T1的易熔 ' °在具有-較低熱傳導性iu的元件170的該側 上使用’同時_材料173可在財—較高 邊 的更具傳=件17_側邊上使用。該配置 S:C及Tl:、、…其中一諸如Incu，較低炫化溫度硬焊 枓，係預先沉積在更具傳導性的Sic上 =Ν,::Γ化溫度硬焊料，係在較低傳導二 於反應期間，針對熱傳輸的設計之 "元件，個別的〜或軟焊層間的化學相 今性、以及反純結純《理ftg。^ 47 200523058 括複數之其他形式。 於不同的具體實施例中，於此所提出的本發明之一些 觀點可相聯、結合，以及自其他於此所提出的觀點中去除， 不致背離本發明之確實範疇。 5 於一些具體實施例中，應瞭解的是該等用語：硬焊料、 軟焊料、Incusil、易熔材料及/或其他用語可互換使用。 熟知此技藝之人士由於此所揭露的本發明之說明書及 實務的考量，本發明之其他具體實施例係為顯而易見的。 說明書及該等實例係視為僅具示範性，本發明之確實範疇 10 係由以下的申請專利範圍指出。 【圖式簡單說明】 第1圖係為一反應性多層結合形式的一概略視圖； 第2(a)圖係為本發明之一具體實施例的一反應性多層 結合形式的一概略視圖； 15 第2(b)圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多 層結合形式的一概略視圖； 第3(a)圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應 性多層結合形式的一概略視圖； 第3(b)圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多 20 層結合形式的一概略視圖； 第4(a)圖係為第3(a)圖之反應性多層結合形式的示範 性測量溫度剖面圖； 第4(b)圖係為第3(a)圖之反應性多層結合形式的示範 性預測溫度剖面圖； 200523058 之反應性多層結合形式的 第5(a)圖係為針對第3(b)圖 一實例的預測溫度剖面圖； 圖係為針對第3(b)圖之反應性多層結合形式的 一貫例的測量及預測溫度剖面圖； 第6圖係為本發明之_、仓 枝步具體實施例的-反應性 多層結合形式的一概略視圖；

第7⑻圖係為本發明之另—具體實施例之羯厚度與反 應熱量之間的一關係的一示範性圖解顯示； 第7⑻圖係為本發明之—進-步具體實施例之箱厚度 1〇與波別速度之間的-關係的_示範性圖解顯示； 第8圖係為針對第3⑻圖及第6圖之反應性多層結合形 式的示範性圖解結果； 第9圖係為針對第3(b)圖及第6圖之反應性多層結合形 式的示範性圖解結果；

第10圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多層 結合形式的一概略視圖； 第11(a)圖係為第1〇圖之反應性多層結合形式的示範性 預測溫度剖面圖； 第11 (b)圖係為第1 〇圖之反應性多層結合形式的一示範. 20 性測量紅外線溫度分佈； 第11 (c)圖係為第1 〇圖之反應性多層結合形式的一示範 性測量紅外線溫度分佈； 第12圖係為第1 〇圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 49 200523058 第13圖係為第10圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 第14圖係為第10圖之反應性多層結合形式的示範性圖 解結果； 5 第15圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應性 多層結合形式的概略視圖；

第16圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示範 性圖解預測； 第17圖係為本發明之另一具體實施例的一反應性多層 10 結合形式的概略視圖； 第18圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示範 性預測溫度剖面圖； 第19(a)圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示 範性預測結果； 15 第19(b)圖係為針對第15圖之反應性多層結合形式的示

範性預測結果；以及 第20圖係為本發明之一進一步具體實施例的一反應性 多層結合形式的概略視圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 20a,20b...易熔材料 21a，21b···元件 22…羯 23a，23b···界面 24a,24b··.界面 25a，25b...易熔材料 26a，26b...元件 27…反應性箔 28a，28b...界面 29a，29b...界面 50 200523058 30a，30b···銅元件 30c，30d…鑛金不銹鋼元件 3 la，3 lb···表面 32a，32b"Ag-Sn 軟焊層 32c，32(L.Au-Sn軟焊之獨立箔片 33…獨立Ni-AUg 33c···反應性箔 34a-34d...Incusil 60a,60b··· Al-6061T6 元件 61a，61b…薄Ni底層 62a，62b...Au 層 63a，63b…易炼材料 64.. . 65a-65b...Incusil 66a，66b. · ·臨界界面 101."Incusil 層 102.. .Ti 103 104.. .51. 105，106···硬焊層 107···反應性箔 108，109···界面 150，151···獨立薄片

152 …SiC 153 …Ti 154-157· · .Incusil 層 158，159···界面 160···反應性箔 170，171···元件 172,173…易溶材料 181，182···軟焊料/結合層 183，184···結合層 /incusn 層 185，186···元件 187，188…臨界箔-軟焊料界面 189，190···軟焊料-元件界面 1000…反應性多層箔 1001…易熔材料 1002···元件 1003···火花 51

Claims (1)

1. 200523058 拾、申請專利範圍： 1. 一種在包含一反應性多層材料的總成中，模擬一能量 分佈之性能的方法，該方法包括以下步驟： 提供一能量發展方程式，該能量發展方程式包括 5 與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯 的一能量源項，具有一所熟知的速度及反應之熱量的 自蔓延反應； 將能量發展方程式離散化；以及 藉由使用與總成相關聯的參數將離散的能量發展 10 方程式積分，確定在總成中能量分佈的特性。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該能量發展方程式 之離散化係可根據一有限差分法、一有限元素法、一 光譜元素法、或一選點法。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應性多層材料 15 可為一反應性多層箔，以及至少一些參數可與該反應 性多層材料相關聯。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該總成係為一反應 性結合形式，包括一第一元件及一第二元件，以及至 少一些參數可與該第一元件及第二元件相關聯。 20 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該反應性多層材料 係配置在該第一元件及第二元件之間。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該反應性結合形式 進一步包括一第一結合層以及一第二結合層，以及至 少一些參數可與該第一結合層以及第二結合層相關 200523058 .如申請專利顧第6奴方法，其中該反應性多層材料 了配置在該第-結合層以及第二結合層之間。 如申請專利範圍第6項之方法，其中該第一結合層以及 弟—結合層可配置在該第一元件及第二元件之間。 •如申請專利範圍第4項之方法，其中該第一元件及第二 兀件大體上具有相同的化學成分。 〇·如申請專職圍第4項之方法，其中該第-元件及第二 7L件具有不同的化學成分。 1·如申請專職圍第4項之方法，其中該第—元件包括一 ^屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、或 =物，以及第二元件包括—金屬、金屬合金、塊狀 盃屬玻璃、陶究、合成物、或聚合物。 請專·圍第u項之方法，其中該金屬或金屬合 土匕括1呂、欽、銅、鐵、以及錄的其中之-者或更多 .t申請專職㈣11項之方法，其中該料包括石夕 H氮化物、碳化物、以及純物的其中之一 或更多者。 20

   14.=申請專利範圍第6項之方法，其中該第_結合層以 第一結合層大體上具有相同的化學成分。 A如申請專利範圍第6項之方法，其中該第-結合層以 第二結合層具有不同的化學成分。 16.如申請專利範圍第6項之方法，其中該第一結合層係」 53 200523058 22.如申請專利範圍第6項之方法，其中 ，括確定以下至少之一者;第:結合;= 二之至）其中之—者㈣化量；第—結合層及第二 少其中之—者的炼化持續時間；臨界界面 是否潤濕；第一元件及第二元件之至少其令之-者的 熱暴露量，·以及第一元件、第二元件、第一結合層、 第二結合層、以及反應性多層材料之其中至少之一者

   的皿度、一巔峰溫度、一溫度剖面圖、或是溫 佈。 10 23.如申請專利範圍第6項之方法，其中該反應性結合形式 進一步包括一第三結合層及一第四結合層； ”中β亥母-第二結合層及第四結合層1預先沉 在反應性多層材料、第一元件、以及第二元件中的至 少之-者上，以及至少一些參數係與該第三結合層及 15 弟四結合層相關聯。

   24.如申請專利範圍第23項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層大體上具有相同的化學成分。 25·如申請專利範圍第23項之方法，其中該帛三結合層及 第四結合層具有不同的化學成分。 20 26.如申請專利範圍第23項之方法，其中該第三結合層係 為Incusil及Gapasil之其中至少之一者，以及第四結合 層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。 27. —種以可藉由機器讀取之程式儲存裝置、明白地具體 化成可藉由機器執行之指令的一程式，以執行在一包 55 200523058 含一反應性多層材料的總成内模擬一能量分佈之特性 的方法步驟，該方法包括以下該等步驟·· 提供一能量發展方程式，該能量發展方程式包括 一與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關 5 聯的一能量源項，具有一所熟知的速度及反應之熱量 的自蔓延反應； 將能量發展方程式離散化；以及 藉由使用與總成相關聯的參數將離散的能量發展 方程式積分，確定在總成中能量分佈的特性。 10 28.如申請專利範圍第27項之方法，其中該能量發展方程 式之離散化係可根據一有限差分法、一有限元素法、 一光譜元素法、或一選點法。 29. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該反應性多層材 料可為一反應性多層箔，以及至少一些參數可與該反 15 應性多層材料相關聯。 30. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該總成係為一反 應性結合形式，包括一第一元件及一第二元件，以及 至少一些參數可與該第一元件及第二元件相關聯。 31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該反應性多層材 20 料係配置在該第一元件及第二元件之間。 32. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該反應性結合形 式進一步包括一第一結合層以及一第二結合層，以及 至少一些參數可與該第一結合層以及第二結合層相關 200523058 33.如請專利範圍第32項之方法，其中該反應性多層材料 可配置在該第一結合層以及第二結合層之間。 34·如申請專利範圍第32項之方法，其中該第一結合層以 及第二結合層可配置在該第一元件及第二元件之間。 35·如申請專利範圍第3〇項之方法，其中該第一元件及第 二元件大體上具有相同的化學成分。 %如申請專利範圍第30項之方法，其中該第一元件及第 二元件具有不同的化學成分。 3入如申請專利範圍第30項之方法，其中該第一元件包括 一金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、 或聚合物，以及第二元件包括一金屬、金屬合金、塊 狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、或聚合物。 38·如申請專利範圍第37項之方法，其中該金屬或金屬合 金包括鋁、鈦、銅、鐵、以及鎳的其中之一者或更多 者。 39. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該陶究包括石夕、 碳、硼、氮化物、碳化物、以及鋁化物的其中之一者 或更多者。 40. 如中請專·_32奴方法，其巾該第—結合層以 及第二結合層大體上具有相同的化學成分。 U•如㈣專利第32項之方法，其巾該第—結合層以 及第二結合層可具有不同的化學成分。 〇·如中料職_32奴方法，其巾該第—結合層係 為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者，以及該第二結 57 200523058 合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者。 43.如申請專利範圍第42項之方法，其中該軟焊料可為 錯、錫、鋅、金、銦、銀、以及銻的其中一或更多者。 44·如申請專利範圍第42項之方法，其中該硬焊料可為 5 銀、鈦、銅、銦、鎳、以及金的其中一或更多者。 45. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該包括能量源項 的能量發展方程式係為 dh · ρ—= + ρ 5 其中係為焓，ρ係為密度，Μ系為時間，g係為熱 10 流向量，以及6係為在反應性多層材料中的能量釋放 率。 46. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該等參數包括長 度、寬度、厚度、密度、熱容量、熱傳導性、溶化之 熱量、炫化溫度、反應之熱量、蔓延速度、原子量、 15 以及點火位置的至少其中之一者。 47. 如申請專利範圍第30項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者：第一元件及第二元 件之至少其中之一者的熔化量；第一元件及第二元件 之至少其中之一者的熔化持續時間；臨界界面是否潤 20 濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者的熱暴露 量；以及第一元件、第二元件、以及反應性多層材料 之其中至少之一者的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖 面圖、或是溫度分佈。 200523058 48·如申請專利範圍第32項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者··第一結合層及第二 結合層之至少其中之一者的炼化量；第-結合層及第 5 一、纟"合層之至少其中之一者的熔化持續時間；臨界界 5 面是否潤濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者 的熱暴露量；以及第一元件、第二元件、第一結合層、 第一結合層、以及反應性多層材料之其中至少之一者 的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖面圖、或是溫度分 佈。 10伙如申請專利範圍第32項之方法，其中該反應性結合形 式進步包括一第二結合層及一第四結合層； 其中4母一第二結合層及第四結合層可預先沉積 在反應性多層材料、第一元件、以及第二元件中的至 1 ;之一者上，以及至少一些參數係與該第三結合層及 第四結合層相關聯。 5〇. ^申請專利範圍第49項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層大體上具有相同的化學成分。 I如申請專利範圍第49項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層具有不同的化學成分。 52·如申請專利範圍第23項之方法，其中該第三結合層係 為Inwsil及Gapasil之其中至少之_者以及第四結合 層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。 53· —種方法，其包括： 遥擇一反應性多層材料； 59 200523058 選擇一第一元件及一第二元件供使用該反應性多 層材料之結合所用； 提供一能量發展方程式，該能量發展方程式包括 與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯 5 的一能量源項，具有一所熟知的速度及反應之熱量的 自蔓延反應； 將能量發展方程式離散化； 藉由使用與第一元件、第二元件、以及反應性多 層材料中之至少其中之一者相關聯的參數將離散的能 10 ΐ發展方程式積分； 提供具有該等參數的第一元件、第二元件、以及 反應性多層材料； 將該反應性多層材料配置在該第一元件與第二元 件之間；以及 15 將該反應性多層材料化學地轉變，俾便將第一元 件與第二元件結合。 54·如申請專利範圍第53項之方法，其進一步包括選擇一 第一結合層及一第二結合層，用於使用該反應性多層 材料將第一元件與第二元件結合， 20 其中該確定作業之步驟包括藉由使用與第一結合 層與第二結合層的至少其中之一者相關聯的該等參 數，將離散化的能量發展方程式積分而確定在第一結 合層及第二結合層中能量分佈的特性； 提供具有該等參數的第一結合層及第二結合層； 60 200523058 以及 將第-結合層及第二結合層配置在該第一元件盘 第二元件之間， 、 _纟巾該化學轉變之步驟可致使該第-結合層及第 一結合層之轉變。 55.如申請專利範圍第54項之方法，其中配置該第一結合 層及第二結合層之步驟包括將該其中之一結合層沉積

   在第-元件、第二元件、以及反應性多層材料之其中 之一者上。 ⑴56. %申請專利範圍第54項之方法，其中之一結合層可為 —獨立薄片， 其中該配置作業之步驟包括將獨立薄片配置在反 應性多層材料與第一元件及第二元件的其中之一者 間。

   ί5 57· Μ請專利第53項之方法，其巾該反應性多層材 料係為一反應性多層箔。 58.如申請專利範圍第53項之方法，其中該第一元件及第 二元件大體上具有相同的化學成分。 〇 59. %申請專利範圍第_之方法，其中該第一元件及第 二元件具有不同的化學成分。 60.如申請專利範圍第53項之方法，其中該第一元件包括 一金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、 或聚合物，以及第二元件包括一金屬、金屬合金、塊 狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、或聚合物。 61 200523058 5 10 15 此二申請專利範圍第6〇項之方法，其中該金屬或金屬合 金包括鋁、鈦、銅、鏺、 j鐵以及鎳的其中之一者或更多 者0 62. t申請專利範圍第60項之方法，其中該陶究包括石夕、 f氮化物、碳化物、以及銘化_中 或更多者。 、 63. 如申請專利範圍第54項 « Λ, _ A /、^5亥第—結合層以 及第一合層大體上具有朗的化學成分。 如申請專利範圍第⑷員 及第二結料《π⑽學❹。中結合相 65. =請專利範圍第54項之方法，其中該第-結合層# 為章人焊料及硬焊料的其中_或更多者，以及該第二处 合層可為軟焊料及硬輝料的其中_或更多者。- 66. 2申請專利範圍第65項之方法，其中該軟谭料係為 °、錫m、銀、以及録的其中-或更多者 申請專利範圍第65項之方法，其中該硬焊料可為 ^鈦、銅、銦、錦、以及金的其中—或更多者。 式係為 貝之方法’其中該能量發展方程

   20 dh . 流向量 率 62 200523058 69.如申請專利範圍第53項之方法，其中該等參數包括長 度、寬度、厚度、密度、熱容量、熱傳導性、炫化之 熱量、溶化溫度、反應之熱量、蔓延速度、原子量、 以及點火位置的至少其中之一者。 5 70.如申請專利範圍第53項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者：第一元件及第二元 件之至少其中之一者的熔化量；第一元件及第二元件 之至少其中之一者的熔化持續時間；臨界界面是否潤 濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者的熱暴露 10 量；以及第一元件、第二元件、以及反應性多層材料 之其中至少之一者的一溫度、一巔峰温度、一溫度剖 面圖、或是溫度分佈。 71. 如申請專利範圍第54項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者：第一結合層及第二 15 結合層之至少其中之一者的溶化量；第一結合層及第 二結合層之至少其中之一者的熔化持續時間；臨界界 面是否潤濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者 的熱暴露量；以及第一元件、第二元件、第一結合層、 第二結合層、以及反應性多層材料之其中至少之一者 20 的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖面圖、或是溫度分 佈。 72. 如申請專利範圍第54項之方法，其進一步包括選擇一 第三結合層及一第四結合層，用於使用該反應性多層 材料將第一元件與第二元件結合； 200523058 其中該確定作業之步驟包括藉由使用與第三結合 層與第四結合層的至少其中之一者相關聯的該等參 數，將離散化的能量發展方程式積分而確定在第三結 合層及第四結合層中能量分佈的特性； 5 提供具有該等參數的第三結合層及第四結合層； 將每一第三結合層及第四結合層預先沉積在該第 一元件、第二元件以及反應性多層材料其中之至少之 一者上， # 其中該化學轉變之步驟可致使該第三結合層及第 10 四結合層之轉變。 73·如申請專利範圍第72項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層大體上具有相同的化學成分。 74.如申請專利範圍第72項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層具有不同的化學成分。 15 75·如申請專利範圍第72項之方法，其中該第三結合層係 為Incusil及Gapasil之其中至少之一者，以及第四結合 · 層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。 76. —種結合方法，其包含： 提供與一第一元件、一第二元件、以及一反應性 ， 20 多層材料相關聯之參數，該等參數已藉由一確定方法 加以確定，該方法包含以下步驟： 提供一能量發展方程式，該能量發展方程式包括 與一在反應性多層材料中所產生之自蔓延反應相關聯 的一能量源項，自蔓延反應具有一所熟知的速度及反 64 200523058 應之熱量； 將能量發展方程式離散化；以及 藉由使用與第一元件、第二元件、以及反應性多 層材料中之至少其中之一者相關聯的參數將離散的能 5 量發展方程式積分； 提供具有該等參數的第一元件、第二元件、以及 反應性多層材料； 將反應性多層材料配置在該第一元件與第二元件 之間；以及 10 將該反應性多層材料化學地轉變，俾便將第一元 件與第二元件結合。 77·如申請專利範圍第76項之方法，其進一步包括提供與 一第一結合層及一第二結合層相關聯的該等參數， 其中該確定作業之步驟包括藉由使用與第一結合 15 層與第二結合層的至少其中之一者相關聯的該等參 數，將離散化的能量發展方程式積分而確定在第一結 合層及第二結合層中能量分佈的特性； 提供具有該等參數的第一結合層及第二結合層； 將第一結合層及第二結合層配置在該第一元件與 20 第二元件之間， 其中該化學轉變之步驟可致使該第一結合層及第 二結合層之轉變。 78.如申請專利範圍第77項之方法，其中配置該第一結合 層及第二結合層之步驟包括將該其中之一結合層沉積 65 200523058 件、f _材料之其中 79·如申請專利範圍第77項之方法 一獨立薄片， 其中之一結合層可為 10 15 20 -中為配置作業之步驟包括將獨立薄片配置在反 應性多層材料與第1件及第二元件的其中之—者 間。 80. =申請專利範圍第76項之方法，其中該反應性多層材 料係為一反應性多層箔。 81. 如申請專利範圍第76項之方法，其中該第—元件及第 二元件大體上具有相同的化學成分。 82. =申請專利範圍第76項之方法，其中該第_元件及第 一元件具有不同的化學成分。 83. =申請專利範圍第76項之方法，其中該第一元件包括 、金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶竟、合成物、 或聚合物，以及第二元件包括一金屬、金屬合金、塊 狀金屬玻璃、陶竟、合成物、或聚合物。 队如申請專利範圍第83項之方法，其中該金屬或金屬合 金包括铭、鈦、銅、鐵、以及錄的其中之-者或更多 者。 85. Μ請專職圍第83項之方法，其中該_包括石夕、 石灰、删、氮化物、碳化物、以及銘化物的其中之一者 或更多者。 ^ 86. 如中請專職圍第77項之方法，其中該第—結合層以

   66 200523058 及第二結合層大體上具有相同的化學成分。 87. 如申請專利範圍第77項之方法，其中該第一結合層以 及第二結合層具有不同的化學成分。 88. 如申請專利範圍第77項之方法，其中該第一結合層係 5 為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者，以及該第二結 合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者。

   89. 如申請專利範圍第88項之方法，其中該軟焊料係為 錯、錫、鋅、金、銦、銀、以及銻的其中一或更多者。 90. 如申請專利範圍第88項之方法，其中該硬焊料可為 10 銀、鈦、銅、銦、鎳、以及金的其中一或更多者。 91. 如申請專利範圍第76項之方法，其中該包括能量源項 的能量發展方程式係為 dh · ot

   其中/2係為焓，p係為密度，H系為時間，β係為熱 15 流向量，以及係為在反應性多層材料中的能量釋放 率。 92. 如申請專利範圍第76項之方法，其中該等參數包括長 度、寬度、厚度、密度、熱容量、熱傳導性、溶化之 熱量、炫化溫度、反應之熱量、蔓延速度、原子量、 20 以及點火位置的至少其中之一者。 93. 如申請專利範圍第76項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者：第一元件及第二元 件之至少其中之一者的熔化量；第一元件及第二元件 67 200523058 之至少其中之-者的炫化持續時間，·臨界界面是否潤 濕；第一元件及第二元件之至少其中之一者的熱暴露 量；以及第-元件、第二元件、以及反應性多層材料 之其中至少之-者的-溫度、一嶺峰溫度、一溫度剖 面圖、或是溫度分佈。 10

   ♦ 94,如申請專利範圍第77項之方法，其中該確定能量分佈 之特性包括確定以下至少之一者：第一結合層及第二 結合層之至少其中之一者的溶化量；第一結合層及第 二結合層之至少其中之—者的純持續時間；臨界界 面是否潤濕；第-元件及第二元件之至少其中之一者 的熱暴露量;以及第一元件、第二元件、第—結合層、 第二結合層、以及反應性多層材料之其中至少之一者 的-溫度、-嶺聲溫度、一溫度剖面圖、或是溫度分 佈。

   敗2申請專利範圍第77項之方法，其進一步包括提供與 -第三結合層及—第四結合層相關聯的該等參數， 其中該確定作業之步驟包括藉由使用與第三結合 層與第四結合層的至少其中之—者相關聯的該科 數，將離散化的能量發展方程式積分而確定在第三結 合層及第四結合層中能量分佈的特性， ° 提供具有該等參數的第三結合層及第四結合層； *將第三結合層及第四結合層配置在該第一元件與 第二元件之間， η 其中該化學轉變之步驟可致使該第三結合層及第 68 200523058 四結合層之轉變。 96·如申請專利範圍第95項之方法，其中該第三結合層及 第四結合層大體上具有相同的化學成分。 97·如申請專利範圍第95項之方法，其中該第三結合層及 5 第四結合層具有不同的化學成分。 98. 如申請專利範圍第95項之方法，其中該第三結合層係 為Incusil及Gapasil之其中至少之一者，以及第四結合 層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。 99. 一種結合件，其包括： 10 一第一元件其係與一第二元件結合；以及 與該第一元件及第二元件相關聯之一反應性多層 材料的一化學轉變之剩餘物， 其中第一元件、第二元件、以及反應性多層材料 中之至少其中之一者的該等參數，係根據在第一元 15 件、第二元件、以及反應性多層材料中一能量分佈的 一模擬特性而預定， 其中藉由使用該等參數將一能量發展方程式之離 散化加以積分而確定該特性， 其中該能量發展方程式包括與一在反應性多層材 20 料中所產生之自蔓延波前相關聯的一能量源項， 其中自蔓延波前具有一已知的速度及反應之熱 量0 100. 如申請專利範圍第99項之結合件，其進一步包括一第 一結合層及一第二結合層將第一元件與第二元件結 200523058 合， 其中該第-元件、第二元件、第—結合層、第二 結合層以及反應性多層材料中之至少其中σ之一者的該 等參數，係㈣在第-元件、第二元件、[結合層、 第二結合層以及反應性多層材料t _能量分佈的—模 擬特性而預定。 胤如中請專利範圍第99項之結合件，其中該化學轉變係 為一點火。 亂如中請專利範圍第99項之結合件，其中該反應性多層 10 材料係為一反應性多層箔。 103·如申請專利範圍第刚項之結合件，其中該第一結合層 及第二結合層係配置在第一元件與第二元件之間。 1〇4·如中請專利範圍第％項之結合件，其中該第一元件與 第二元件大體上具有相同的化學成分。 15 105·如申請專利範圍第99項之結合件，其中該第一元件與 第二元件具有不同的化學成分。 106·如申凊專利範圍第99項之結合件，其中該第一元件包 括一金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、 或聚合物，以及第二元件包括一金屬、金屬合金、塊 20 狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、或聚合物。 107·如申請專利範圍第106項之結合件，其中該金屬或金屬 合金包括鋁、鈦、銅、鐵、以及鎳的其中之一者戋更 多者。 108·如申請專利範圍第ι〇6項之結合件，其中該陶究包括 70 200523058 矽、碳、硼、氮化物、碳化物、以及鋁化物的其中之 一者或更多者。 10 9 ·如申請專利範圍第10 0項之結合件，其中該第一結合層 以及第二結合層大體上具有相同的化學成分。 5 110.如申請專利範圍第100項之結合件，其中該第一結合層 以及第二結合層具有不同的化學成分。 111.如申請專利範圍第100項之結合件，其中該第一結合層 係為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者，以及該第二 結合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者。 10 112.如申請專利範圍第111項之結合件，其中該軟焊料係為 錯、錫、鋅、金、銦、銀、以及錄的其中一或更多者。 113. 如申請專利範圍第111項之結合件，其中該硬焊料可為 銀、鈦、銅、銦、鎳、以及金的其中一或更多者。 114. 如申請專利範圍第99項之結合件，其中該包括能量源 15 項的能量發展方程式係為 dh * ot 其中/2係為焓，p係為密度，/係為時間，g係為熱 流向量，以及έ係為在反應性多層材料中的能量釋放 率。 20 115.如申請專利範圍第99項之結合件，其中該等參數包括 長度、寬度、厚度、密度、熱容量、熱傳導性、溶化 之熱量、溶化溫度、反應之熱量、蔓延速度、原子量、 以及點火位置的至少其中之一者。 5 10 15 200523058 116.如申請專利範圍第99項之結合件，其中該確定能量分 佈之特性包括確定以下至少之一者··第—元件及第二 凡件之至少其中之-者的炼化量；第—元件及第二元 件之至少其中之一者的炼化持續時間；臨界界面是否 潤濕；第-元件及第二元件之至少其中之—者的熱暴 露量；以及第一元件、第二元件、以及反應性多層材 料之其中至少之-者的一溫度、一巔峰溫度、—溫度 剖面圖、或是溫度分佈。 X 如中請專利範圍第⑽項之結合件，其中該確定能量分 佈之特性包括確定以下至少之一者：第一結合層及= 二結合層之至少其巾之—者祕化量；第-結:層及 第二結合層之至少其中之一者的熔化持續時間^界 界面是否潤濕；第一元件及第二元件之至少其中之一 者的熱暴露量；以及第一元件、第二元件、第一結合 層、第二結合層、以及反應性多層材料之其中至少之 —者的一溫度、一巔峰溫度、一溫度剖面圖、或是溫 度分佈。 118·如中請專利範圍第99項之結合件，其進-步包括一第 二結合層及一第四結合層將第一元件與第二元件社 20 合， ° 其中該第一元件、第二元件、第一結合層、第二 結合層、第三結合層、第四結合層以及反應性多層材 料中之至少其中之一者的該等參數，係根據在第一元 件、第二元件、第一結合層、第二結合層、第三結合

   Ik 72 200523058 層、第四結合層以及反應性多層材料中能量分佈的模 擬特性而預定。 119.如申請專利範圍第118項之結合件，其中該第三結合層 及第四結合層大體上具有相同的化學成分。 5 120.如申請專利範圍第118項之結合件，其中該第三結合層 及第四結合層具有不同的化學成分。

   121.如申請專利範圍第118項之結合件，其中該第三結合層 係為Incusil及Gapasil之其中至少之一者，以及第四結 合層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。 10 122. —種結合件，其包括： 一第一元件其係與一第二元件結合；以及 一反應性多層材料的一化學轉變之剩餘物； 其中該第一元件的化學成分與第二元件之化學成 分不同。 15 123.如申請專利範圍第122項之結合件，其進一步包括一第

   一結合層及一第二結合層將第一元件與第二元件結 合； 其中該第一結合層的化學成分與第二結合層之化 學成分不同。 20 124·如申請專利範圍第122項之結合件，其中該反應性多層 材料係為一反應性多層箔。 125. 如申請專利範圍第123項之結合件，其中該第一結合層 及第二結合層係配置在第一元件與第二元件之間。 126. 如申請專利範圍第122項之結合件，其中該第一元件包 73 200523058 括一金屬、金屬合金、塊狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、 或聚合物，以及第二元件包括一金屬、金屬合金、塊 狀金屬玻璃、陶瓷、合成物、或聚合物。 127. 如申請專利範圍第126項之結合件，其中該金屬或金屬 5 合金包括铭、鈦、銅、鐵、以及鎳的其中之一者或更 多者。 128. 如申請專利範圍第126項之結合件，其中該陶瓷包括 矽、碳、硼、氮化物、碳化物、以及鋁化物的其中之 一者或更多者。 10 129.如申請專利範圍第123項之結合件，其中該第一結合層 係為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者，以及該第二 結合層可為軟焊料及硬焊料的其中一或更多者。 130.如申請專利範圍第129項之結合件，其中該軟焊料係為 雜、錫、鋅、金、姻、銀、以及銻的其中一或更多者。 15 131.如申請專利範圍第129項之結合件，其中該硬焊料可為 銀、鈦、銅、銦、鎳、以及金的其中一或更多者。 132.如申請專利範圍第123項之結合件，其進一步包括一第 三結合層及一第四結合層將第一元件與一第二元件結 合0 20 13 3 ·如申請專利範圍第13 2項之結合件，其中該第三結合層 以及第四結合層大體上具有相同的化學成分。 13 4 ·如申請專利範圍第13 2項之結合件，其中該第三結合層 以及第四結合層具有不同的化學成分。 13 5 ·如申請專利範圍第13 2項之結合件，其中該第三結合層

   % 74 200523058 係為Incusil及Gapasil之其中至少之一者，以及第四結 合層可為Incusil及Gapasil之其中至少之一者。

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