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학술저널
저자정보
Seungju Baek (Korea Institute of Industrial Technology) Dong-Yurl Yu (Korea Institute of Industrial Technology) Jun-Hyuk Son (Korea Institute of Industrial Technology) Junghwan Bang (Korea Institute of Industrial Technology) Jungsoo Kim (Korea Institute of Industrial Technology) Min-Su Kim (Korea Institute of Industrial Technology) Han-Bo-Ram Lee (Incheon National University) Yong-Ho Ko (Korea Institute of Industrial Technology)
저널정보
대한용접·접합학회 대한용접·접합학회지 大韓熔接·接合學會誌 第38卷 第4號
발행연도
2020.8
수록면
366 - 373 (8page)

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In this study, we investigated the effect of plasma treatment for the surface of an insert bonding metal on the properties of a transient liquid phase (TLP) bonding joint for a power module. Sn preforms, as the insert bonding metal for the TLP bonding, were used with and without Ar plasma treatment. To investigate the effect of Ar plasma treatment, the TLP bonding for two structures of Cu-finished Si chip/Sn preform/organic solderability preservative (OSP)-finished direct bond copper (DBC) substrate (Cu/Sn/Cu), and Ni-finished Si chip/Sn preform/Ni(P)-finished DBC substrate (Ni/Sn/Ni) was performed with 1 MPa at 300 ℃ and the bonding times were 10, 30, and 60 min, respectively. After the TLP bonding, we observed interfacial reactions and formations of intermetallic compounds (IMCs) under various bonding conditions. To evaluate mechanical properties, a shear test was also performed. Compared to the TLP bonding joint that used bare Sn preforms without Ar plasma treatment, growth of IMCs at the bonding joint that used Sn preforms with Ar plasma treatment occurred faster, and the IMCs could be formed through the entire joint despite the bonding time of 10 min. Meanwhile, by increasing the bonding time, Cu₆Sn₅ and Cu₃Sn were formed at the Cu/Sn/Cu TLP bonding joint, whereas Ni₃Sn₄, Ni-Sn-P, and Ni₃P were observed at the Ni/Sn/Ni joint. In the case of the Cu/Sn/Cu joint, we observed that increasing Cu₃Sn formation while increasing the bonding time could be beneficial to the shear strength of the joint. Further, shear strengths of the joint were not significantly changed under the bonding conditions after Ni₃Sn₄, Ni-Sn-P, and Ni₃P IMCs were formed at the entire joint of the Ni/Sn/Ni.
#Transient liquid phase (TLP) bonding #Power module #Interfacial reaction #Intermetallic compound (IMC) #Shear test

목차

Abstract
1. Introduction
2. Experimental Method
3. Experimental Results and Discussion
4. Conclusions
References

참고문헌 (20)

참고문헌 신청
M. Thoben / 2014 / Lifetime modeling and simulation of power modules for hybrid electrical/electrical vehicles / Microelectron. Reliab 54:1806~1812 Crossref Y. Wang / 2014 / Reliability enhancement by integrated liquid cooling in power IGBT modules for hybrid and electric vehicles / Microelectron. Reliab 54:1911~1915 Crossref L. A. Navarro / 2014 / Thermomechanical assessment of die-attach materials for wide bandgap semiconductor devices and harsh environment applications / IEEE Trans. Power Electron 29(5):2261~2271 Crossref H. A. Mantooth / 2010 / Packaging of High-Temperature Power Semiconductor Modules / ECS Trans 27(1):909~914 Crossref K. Suganuma / 2001 / Advances in lead-free electronics soldering / Curr. Opin. Solid State Mater. Sci 5(1):55~64 Crossref

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