应用于先进电子封装的低熔点高熵合金焊料焊接性与可靠性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51901022
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    刘影夏
  • 依托单位：
    香港城市大学深圳研究院
  • 学科分类：
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nowadays, the electronic packaging technology is becoming highly complicated and integrated to satisfy the demanding requirements on the performance of electronic products from the customers. According to the trend, the development of materials in electronic packaging is facing some challenges, for example, the control of intermetallic compound thickness in microbumps and the substrate warpage issue in huge packages. These issues will be relieved by the low reflow temperature. This project proposes to apply high entropy alloy (HEA) as low melting point solder so as to get a low reflow temperature. The melting point of HEA with different components will be studied and the relation between them will be explained. To apply the HEA as a solder, the wetting ability will also be studied. Moreover, the intermetallic compound growth kinetics will be studied after HEA reacts with Cu substrate in the reflow and the entropy effect on the pre-factor in Arrhenius equation will be made clear. Finally, reliability tests, including the electromigration test will be done. The effect of sluggish diffusion in HEA on the diffusion of atoms during reliability tests will be investigated. Based on the research of these topics, the HEA that can be applied to electronic packaging industry will be selected. This research can provide a solution to the challenges that will be faced in advance packaging technology.
芯片封装技术正通过复杂化、高集成化来满足消费者对于电子产品性能日益苛刻的要求。这带给封装相关的材料科学一系列挑战，如焊点小型化过程中微凸点的金属间化合物生长动力学控制以及大尺寸封装翘曲度问题等。本项目提出采用低熔点高熵合金作为低温焊料，从而降低回流焊接时的温度来解决上述挑战性问题。本项目将系统研究不同组分的高熵合金和熔点之间的关系，研究其作为低温焊料的焊接性能，探寻高熵合金组分和结构及其熔点和焊接性能之间的科学关联。更进一步，研究高熵合金对金属间化合物反应动力学的影响，明确高熵合金在回流过程中的“熵变”对阿伦尼乌斯公式指前因子的作用。最后通过电迁移等可靠性测试，研究高熵合金扩散迟缓效应对电迁移的影响。通过对这些科学问题的研究，筛选出适用于封装工业焊接用的低温焊料，为先进封装所面临的问题和挑战提供一种解决途径。

结项摘要

本项目制备出以SnBiIn为主体的一系列高熵低温焊料，完成了焊料焊接性能的研究，并深入研究了高熵效应对金属间化合物生成速率的影响。高熵低温焊料展示出有利于焊接可靠性的独特性质，如超低的金属间化合物生长速率，良好的润湿性等。在此基础上，本项目通过大规模收集多元共晶数据，利用机器学习筛选出一系列四元共晶，成功设计并制备出低温共晶高熵合金。此外，本项目成功探索出适用于该低温共晶高熵合金的生产工艺，此种创新性制备颗粒的工艺技术，可以打破目前工业界焊膏颗粒尺寸5至15微米的束缚，实现超小粒径均匀光滑焊膏颗粒的制备，成功研发出有产业化前景的低温焊接技术。在本项目基础上，申请人开始尝试推广该技术在大尺寸高性能芯片生产制造中的产业化。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（2）
Atomic insights of Cu nanoparticles melting and sintering behavior in Cu-Cu direct bonding
Cu Cu 直接键合中 Cu 纳米粒子熔化和烧结行为的原子见解
  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2020.109240
  • 发表时间：
    2021-01-01
  • 期刊：
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Wu, Rui;Zhao, Xiuchen;Liu, Yingxia
  • 通讯作者：
    Liu, Yingxia
Effect of adding Ag to the medium entropy SnBiIn alloy on intermetallic compound formation
中熵SnBiIn合金中添加Ag对金属间化合物形成的影响
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2020.127891
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Materials Letters
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Li Pu;Yingxia Liu;Yong Yang;Quanfeng He;Ziqing Zhou;Xiuchen Zhao;Chengwen Tan;K.N. Tu
  • 通讯作者：
    K.N. Tu
Effects of endogenous Al and Zn phases on mechanical properties of Sn58Bi eutectic alloy
内生Al、Zn相对Sn58Bi共晶合金力学性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2021.111089
  • 发表时间：
    2021-04-07
  • 期刊：
    MATERIALS CHARACTERIZATION
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    Wei, Yuhang;Liu, Yingxia;Zhao, Xiuchen
  • 通讯作者：
    Zhao, Xiuchen
A high-entropy alloy as very low melting point solder for advanced electronic packaging
高熵合金作为先进电子封装的极低熔点焊料
  • DOI：
    10.1016/j.mtadv.2020.100101
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    Materials Today Advances
  • 影响因子：
    10
  • 作者：
    Yingxia Liu;Li Pu;Yong Yang;Quanfeng He;Ziqing Zhou;Chengwen Tan;Xiuchen Zhao;Qian Zhang;King-Ning Tu
  • 通讯作者：
    King-Ning Tu
A New Low-Temperature Solder Assembly Technique to Replace Eutectic Sn-Bi Solder Assembly.
一种替代共晶锡铋焊料组装的新型低温焊料组装技术
  • DOI：
    10.3390/mi13060867
  • 发表时间：
    2022-05-31
  • 期刊：
    Micromachines
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
  • 通讯作者：

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其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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