兩種材料界面含預置微裂紋的樣件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及評價產品中材料界面裂紋缺陷的技術，具體是一種兩種材料界面含預置微裂紋的樣件及其制備方法。
【背景技術】
[0002]微電子封裝器件、半導體LED封裝器件一般由多種不同屬性的材料組成，在環(huán)境溫度變化及機械沖擊等多種因素的共同作用下，極易在兩材料界面結合強度較低(或應力集中)之處萌發(fā)微裂紋，微裂紋的形狀及位置分布具有不可預見性；隨著微裂紋的不斷擴展，整個封裝器件便會失效。界面層裂是塑封半導體器件和微系統(tǒng)的主要失效模式之一，深入研宄界面層裂的形態(tài)對產品各種性能參數(shù)的作用機理非常重要。Li等人[ZongtaoLi,Yong Tang,Xinrui Ding, Reconstruct1n and thermal performance analysisdie-bonding filling states for high-power light-emitting d1de devices, AppliedThermal Engineering，6 (2014)，pp236_245]通過采用有限元分析法重構LED芯片粘接界面的層裂(或空洞)分布，進而分析不同界面層裂形態(tài)對產品性能的影響。然而，已有的方法都只是基于已有的試樣和特定的軟硬件得到界面層裂的形態(tài)，挑選出具有需要的界面形態(tài)的樣品；這些挑選過程成本高、可控性差，而且得到的樣品，不能提前預測界面微裂紋的形態(tài)，并有針對性地研宄界面形態(tài)對產品產生的影響，對分析界面行為的作用機理很有限?？梢姡苡斜匾剿饕环N可定量控制界面層裂形態(tài)的方法。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)技術的不足，而提供的一種兩種材料界面含預置微裂紋的樣件及其制備方法。
[0004]這種樣件的優(yōu)點是:能夠根據(jù)研宄目的布置不同的界面微裂紋，微裂紋的形狀、位置等參數(shù)具有很好的可控性；能夠有針對性地分析界面形態(tài)對產品性能的影響，其目的性強，而且樣件的結構簡單，不需要費用昂貴的專門配套設備來進行樣品選擇，其制備方法簡單靈活，可操作性強，具有很好的實用性。
[0005]這種方法的優(yōu)點是:不需要費用昂貴的專門的配套設備來進行樣品選擇，制備樣件步驟簡潔、可操作性強、具有很好的針對性和實用性。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:
兩種材料界面含預置微裂紋的樣件，包括由一種待測材料形成的基板層和另一種材料形成的材料層，所述基板層與材料層疊接，基板層與材料層之間設有掩膜層，所述掩膜層設有微裂紋。
[0007]所述的掩膜層具有阻止兩材料層結合的特性，并且掩膜層具有不與材料層結合的性能。
[0008]兩種材料界面含預置微裂紋的樣件的制備方法，包括如下步驟:
I)確定要預置界面微裂紋的兩種材料，并將其中一種待測材料作為基板層，另外一種材料作為材料層，同時備好制作掩膜層的掩膜板；
2)預置微裂紋，在掩膜板上根據(jù)預期形態(tài)的微裂紋設置對應預期位置、形狀、大小的通孔；
3)制作掩膜層，將經過步驟2)后掩膜板覆蓋基板層上，然后采用鍍膜技術在掩膜板上鍍上一層薄膜；
4)將掩膜板從基板層上取下，在基板層的材料表面上會留下與掩膜板通孔相對應的掩膜層；
5)在基板層表面上疊接材料層，并進行基板層、材料層這兩種材料層的粘結或焊接，形成兩種材料界面含預置微裂紋的樣件。
[0009]步驟3)中，薄膜材料具有阻止兩材料發(fā)生焊接或粘接等結合的特性，并且薄膜材料具有不與第二層材料結合的性能，所述薄膜材料為陶瓷、還可以采用二氧化硅、阻焊油墨，或環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等高分子材料。
[0010]通過改變掩膜板上通孔的設計參數(shù)即位置、形狀、大小，重復步驟I)- 5)可實現(xiàn)含不同界面微裂紋規(guī)格的樣件，進而達到界面微裂紋缺陷的可控預置。
[0011]這種樣件的優(yōu)點是:能夠根據(jù)研宄目的布置不同的界面微裂紋，微裂紋的形狀、位置等參數(shù)具有很好的可控性；能夠有針對性地分析界面形態(tài)對產品性能的影響，其目的性強，而且樣件的結構簡單，不需要費用昂貴的專門配套設備來進行樣品選擇；由于基板層上表面預先鍍上一層薄膜型材料層，而這層薄膜型材料層的作用是隔絕與阻擋兩材料的結合，充當預置界面微裂紋缺陷存在結合面內，實現(xiàn)界面內細微裂紋缺陷的按需預置。這種制備方法簡單靈活，可操作性強，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例中基板層結構不意圖；
圖2為實施例中掩膜板放置在基板層表面的示意圖；
圖3為實施例中掩膜層放置在基板層表面進行鍍膜后的示意圖；
圖4為實施例中兩種材料界面含預置微裂紋的樣件結構示意圖。
[0013]圖中，1.基板層2.掩膜層3.材料層4.掩膜板。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本
【發(fā)明內容】
作進一步闡述，但不是對本發(fā)明的限定。
[0015]實施例:
參照圖4，一種兩種材料界面含預置微裂紋的樣件，包括由一種待測材料形成的基板層I和另一種材料形成的材料層3，所述基板層I與材料層3疊接，基板層I與材料層3之間設有掩膜層2，所述掩膜層2設有微裂紋。
[0016]所述的掩膜層2具有阻止兩材料層結合的特性，并且掩膜層2具有不與材料層3結合的性能。
[0017]具體地，基板層I為銅、掩膜層2為陶瓷薄膜、材料層3為焊料，基板層I的長寬高尺寸為50mm30mm5mm。將預置的三個5mm3mm的矩形界面的微裂紋缺陷設置在基板層I和材料層3的界面處，且均勻布置。
[0018]兩種材料界面含預置微裂紋的樣件的制備方法，包括如下步驟:
1)確定要預置界面微裂紋的兩種材料，并將其中一種待測材料作為基板層1，如圖1所示，基板層I為銅，另外一種材料作為材料層3，材料層3為焊料，同時備好制作掩膜層2的掩膜板4 ；
2)預置微裂紋，在掩膜板4上根據(jù)預期形態(tài)的微裂紋設置對應預期位置、形狀、大小的通孔；預期微裂紋缺陷為三個53的矩形通孔，并均勻分布在掩膜板4上，本實施例掩膜板4厚度為0.5，掩膜厚度為10，形成與預期微裂紋相對應位置、形狀、大小通孔的掩膜板4 ;
3)制作掩膜層2，將經過步驟2)后的掩膜板4覆蓋在基板層I銅的表面上，如圖2所示，然后采用鍍膜技術在掩膜板4上鍍上一層薄膜，所述薄膜材料為陶瓷；
4)將掩膜板4從基板層I上取下，在基板層I銅材料表面上會留下與掩膜板4通孔相對應的掩膜層2陶瓷薄膜，如圖3所示；掩膜層2陶瓷薄膜具有阻止基板層I銅和材料層3焊料結合的特性，并且掩膜層2陶瓷薄膜具有不與材料層3焊料焊接結合的性能；
5)在基板層I銅表面上疊接材料層3焊料，并進行基板層1、材料層3這兩種材料層的粘結、焊接，形成基板層I銅、材料層3焊料兩種材料界面含預置掩膜層2陶瓷薄膜微裂紋的樣件，如圖4所示。
[0019]通過改變掩膜板4上通孔的設計參數(shù)即位置、形狀、大小，重復步驟I)- 5)可實現(xiàn)含不同界面微裂紋規(guī)格的樣件，進而達到界面微裂紋缺陷的可控預置。
[0020]步驟3 )中，所述薄膜材料除了陶瓷，還可采用二氧化硅、阻焊油墨，或環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等高分子材料。
【主權項】
1.兩種材料界面含預置微裂紋的樣件，其特征是，包括由一種待測材料形成的基板層和另一種材料形成的材料層，所述基板層與材料層疊接，基板層與材料層之間設有掩膜層，所述掩膜層設有微裂紋。2.兩種材料界面含預置微裂紋的樣件的制備方法，其特征是，包括如下步驟: 1)確定要預置界面微裂紋的兩種材料，并將其中一種材料待測作為基板層，另外一種材料作為材料層，同時備好制作掩膜層的掩膜板； 2)預置微裂紋，在掩膜板上根據(jù)預期形態(tài)的微裂紋設置對應預期位置、形狀、大小的通孔； 3)制作掩膜層，將經過步驟2)后掩膜板覆蓋基板層上，然后采用鍍膜技術在掩膜板上鍍上一層薄膜； 4)將掩膜板從基板層上取下，在基板層的材料表面上會留下與掩膜板通孔相對應的掩膜層； 5)在基板層表面上疊接材料層，并進行基板層、材料層這兩種材料層的粘結或焊接，形成兩種材料界面含預置微裂紋的樣件。3.根據(jù)權利要求2所述的兩種材料界面含預置微裂紋的樣件的制備方法，其特征是，步驟3)中，薄膜材料具有阻止兩材料發(fā)生焊接或粘接等結合的特性，并且薄膜材料具有不與第二層材料結合的性能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了兩種材料界面含預置微裂紋的樣件及其制備方法，制備方法包括1）確定要預置界面微裂紋的兩種材料；2）預置微裂紋；3）在掩膜板上鍍膜；4）制作掩膜層；5）形成兩種材料界面含預置微裂紋的樣件。這種樣件能夠根據(jù)研究目的布置不同的界面微裂紋，微裂紋的形狀、位置等參數(shù)具有很好的可控性；能夠有針對性地分析界面形態(tài)對產品性能的影響，其目的性強，而且樣件的結構簡單，不需要費用昂貴的專門配套設備來進行樣品選擇，其制備方法簡單靈活，可操作性強，具有很好的實用性。這種方法不需要費用昂貴的專門的配套設備來進行樣品選擇，制備樣件步驟簡潔、可操作性強、具有很好的針對性和實用性。
【IPC分類】G01N1/28
【公開號】CN104931320
【申請?zhí)枴緾N201510350534
【發(fā)明人】蔡苗, 楊道國, 莫月珠, 陳文彬, 張平
【申請人】桂林電子科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月24日