[发明专利]一种在热电耦合作用下实现Cu/Cu3Sn/Cu界面分离的方法在审
| 申请号： | 201910510361.3 | 申请日： | 2019-06-13 |
| 公开（公告）号： | CN110293273A | 公开（公告）日： | 2019-10-01 |
| 发明（设计）人： | 李晓延;韩旭;姚鹏;徐刘峰;陈达龙 | 申请（专利权）人： | 北京工业大学 |
| 主分类号： | B23K1/008 | 分类号： | B23K1/008;B23K1/018 |
| 代理公司： | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人： | 刘萍 |
| 地址： | 100124 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种在热电耦合作用下实现Cu/Cu3Sn/Cu界面分离的方法。Cu/Sn/Cu三明治结构试样放置于恒温管式炉中，通过控制工艺参数得到Cu/Cu3Sn/Cu焊点。在界面分离试验中，将Cu/Cu3Sn/Cu界面结构试样以搭接的形式固定于通电夹具上，并置于油浴锅中进行通电，通电过程中，界面Cu、Sn原子在浓度梯度、温度梯度及电子风力(电子与原子的碰撞作用)驱动下发生相变扩散，原子的扩散伴随着空位的扩散，空位在界面聚集形成微孔洞，并随着通电时间的延长及电流密度的增大，最终在界面形成贯穿整个界面的微裂纹，根据美国军用微电路测试方法标准判定界面分离。本发明通过施加电场实现了Cu/Cu3Sn/Cu连接界面的分离，验证了在电场及热场耦合作用下金属界面实现可逆连接的可行性。 | ||
| 搜索关键词： | 界面分离 电场 通电 热电耦合 空位 扩散 焊点 夹具 控制工艺参数 三明治结构 标准判定 界面结构 界面聚集 界面形成 金属界面 可逆连接 连接界面 浓度梯度 碰撞作用 通电过程 温度梯度 耦合作用 恒温管 微电路 微孔洞 微裂纹 油浴锅 搭接 炉中 热场 施加 验证 测试 驱动 风力 贯穿 试验 | ||
【主权项】：
1.一种在热电耦合作用下实现Cu/Cu3Sn/Cu界面分离的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：选用5×5×4mm多晶铜作为基体，并将铜块的待焊面进行打磨、抛光处理；选用25μm厚纯Sn箔作为钎料，将Sn箔裁剪为5×5mm，并置于两个铜块待焊面中间，使其形成Cu/Sn/Cu三明治结构；步骤二：将制备好的Cu/Sn/Cu三明治结构固定于夹具中，并置于恒温管式炉中进行焊接，焊接过程中向炉中通入纯氩气，钎焊温度为260℃～340℃，钎焊时间为15h～40h，最终得到Cu/Cu3Sn/Cu界面结构的焊点；步骤三：将获得的尺寸为5×5×8mm的Cu/Cu3Sn/Cu界面结构试样加工为1×1×8mm的棒状试样，并将棒状Cu/Cu3Sn/Cu试样固定于模具中，分别进行打磨、抛光处理，从而得到分离试验所需尺寸为0.5×0.5×8mm的通电试样；步骤四：将Cu/Cu3Sn/Cu界面结构的通电试样固定于油浴锅中的通电夹具上，使用恒压电源对试样进行通电，通电过程中，油浴温度为100℃～150℃，电流密度为1.0×104A/cm2～1.6×104A/cm2，通电时间为25h～552h，Cu/Cu3Sn/Cu界面发生Cu、Sn原子相变扩散，从而实现界面的扩散分离。
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