机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (4): 215-223.doi: 10.3901/JME.260119
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朱志宏, 缪均唯, 汪宇鉴, 李万里
ZHU Zhihong, MIU Junwei, WANG Yujian, LI Wanli
摘要: 低温铜烧结互连技术凭借出色的热力学稳定性与封装可靠性,成为宽禁带半导体器件高可靠耐热互连的核心潜力技术之一。但烧结互连层的多孔结构会因孔隙率问题降低其导电导热能力,制约接头性能提升。相比于单峰铜颗粒焊膏,多峰铜颗粒焊膏虽可大幅度提高烧结互连层致密度,却面临开发效率与配比优化的挑战。如何快速确定多峰颗粒的最佳配比以实现最大堆积密度,降低烧结互连层的孔隙率,成为推动该技术实用化的关键。为此,基于蒙特卡洛模型设计了多峰颗粒随机堆积算法,用于模拟不同尺寸球体、非球体(椭圆片)颗粒的堆积过程并计算堆积密度,以获取特定尺寸下的最优颗粒配比。结果表明:单峰球体随机堆积密度稳定在0.61左右;对于双峰球体体系,在固定条件下,颗粒尺寸差异越大堆积密度越高,且在特定范围内,堆积密度峰值始终出现在小颗粒占比为30%时;对于特定尺寸的球体与椭圆片混合体系,当球体质量占比为70%~80%时,堆积密度达到最优。相关烧结实验进一步验证了该算法的实用性与可靠性,为辅助多峰非球体铜颗粒焊膏设计、加速高性能焊膏开发提供支撑,助力多峰铜焊膏技术突破。
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