T/CASAS 020-2021 微纳米金属烧结体热导率试验方法 闪光法

内容简介

本文件规定了第三代半导体器件封装用微纳米金属烧结体热导率的测试方法
本方法适用于微纳米金属烧结体，不包括微纳米金属烧结件热导率的测定
本方法测试的是样品在室温条件下的热导率值
需注意的是，本方法适用于从样品正面到样品背面方向（即纵向方向）的热导率的测量，该方向与器件封装样品的传热方向相同
金属互连材料在半导体封装工业中占据关键地位。传统封装采用焊料合金互连，但其析出的金属间化合物导致互连层服役温度较低且脆性较高。作为最适合于第三代半导体模块封装的界面连接技术之一，以微纳米银、微纳米铜为代表的新型微纳米金属烧结互连技术具有组分单一、低工艺温度、高服役温度的优点，而且芯片连接件的可靠性也可以得到大幅提升，特别是微纳米金属烧结件的烧结层往往具有低电阻率、高导热性能，这也使其更加适合未来的高温度、高功率密度应用。热导率，又称导热系数或导热率，是表示材料热传导能力大小的物理量。作为材料的本征参数，热导率与材料大小和形状无直接关系，但受材料种类、制备工艺和微观结构的影响。对于微纳米金属烧结技术制备的连接层，采用不同材料和工艺，往往会造成微观下不同尺寸和数量的观孔隙结构，从而影响其导热性能。目前微纳米金属烧结连接技术尚属起步推广阶段，热导率测试方法业内尚无统一标准。通过行业调研发现，产业链中原材料提供商、研发单位、终端用户等各个环节使用的热导率测试方案和样品规格差异较大，这给从业者技术交流、样品验证和质量评定制造了极大困难。因此，有必要根据实际需求，尽快制定统一的热导率性能测试标准，统一行业术语，从而方便业内对微纳米金属烧结样品的测试评定。本文件采用了闪光法测定微纳米金属烧结体样品热扩散系数，再利用材料比热容、体积密度参数，由公式求出材料导热系数。闪光法测定热扩散系数测试方法由于其测定范围广、速度快、样品制备简易、适用多种气氛、操作简便等特点，目前已在各行各业广泛应用。材料比热容可通过查找参考资料获得，或使用比较法实验测得。材料体积密度可按照相关标准测定。本文件相较于GB/T22588-2008，对样品规格、测试条件、测试步骤进行了详细约束。