一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置

1.本实用新型涉及材料连接技术领域，特别是涉及一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置。


背景技术：

2.近年来，新的电子应用的发展刺激了功率器件中更小、更快和更高效的电子封装的需求。wbg(宽带隙半导体)因其击穿电压高、电流密度大、开关频率高、可在高温(＞250℃)下工作而受到广泛关注。然而，传统的锡基焊料无法满足高温使用需求。因此，开发先进的高温模贴材料是wbg器件封装的关键技术挑战。银纳米粉体烧结在高温应用中表现出了优异的性能。焊点可靠性问题正在引起越来越多的企业和科研工作者所重视和研究。当焊点长期承受一定的加载包括电加载、热加载、机械加载或其综合加载，焊点的寿命就会因此而缩短，其中电迁移可靠性问题更是近年来研究非常广泛的领域。根据k.n.tu教授的研究理论，电流密度很容易达到焊点发生电迁移的临界值，从而使得电迁移现象发生。
3.当流经金属中的电流密度较大时，电子从阴极向阳极运动与金属原子发生碰撞，进行动量交换，金属原子受到电子剧烈的冲击而产生的力，即电子风力。当形成的电子风力超过静电场力时，电子风力就会驱使金属原子从阴极向阳极定向扩散，于是产生了电迁移效应。电迁移可使金属原子从阴极一侧向阳极一侧迁移，阴极一侧附近产生了大量孔洞，而阳极一侧产生了大量的原子堆积，造成了焊点内部阴极受到拉应力，阳极受到压应力。电迁移发生的过程中会导致孔洞、裂纹等缺陷，这些缺陷的存在又加剧了电迁移效应，最终诱发互连焊点失效。
4.目前相关研究和文献所使用的电迁移装置通常都是根据研究者自身需求自行设计，并没有相应的行业标准。比如对于大面积互连烧结银接头没有相应的电迁移装置，很大程度上阻碍了电迁移实验的顺利进行。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，包括：
7.导体板，所述导体板的数量为偶数，且所述导体板不少于两块；两块对应设置的所述导体板组成为一个实验组，同一所述实验组内的两块所述导体板之间设置有用于夹持试验样品的空隙，且两块所述导体板分别与电源的正极、负极连接；
8.绝缘板，所述绝缘板安装在所述导体板的一侧，同一所述实验组内的两块所述导体板位于两块所述绝缘板之间；
9.连接件，所述连接件设置于所述绝缘板上；所述连接件用于连接同一所述实验组内的两块绝缘板，并使两块所述导体板之间形成电流回路。
10.优选的，所述导体板分为夹持段和接线段，所述接线段的宽度小于所述夹持段的宽度，所述导体板整体为凸字形结构；所述导体板的夹持段与所述绝缘板连接，且所述夹持段与所述绝缘板重合，所述接线段开设有用于连接电源的接线孔。
11.优选的，所述导体板为铜板。
12.优选的，所述导体板与所述绝缘板通过胶水粘接固定。
13.优选的，所述绝缘板为绝缘硬质塑料板。
14.优选的，所述连接件包括螺栓和螺母，所述绝缘板两端均开设有连接孔，所述导体板设置于两所述连接孔之间，所述连接孔与所述螺栓相适配，同一所述实验组内的两块绝缘板通过所述螺栓、所述螺母进行连接固定。
15.优选的，所述导体板远离所述绝缘板的端面为光面。
16.本实用新型公开了以下技术效果：
17.本实用新型提供的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，克服了大面积烧结银三明治结构互连接头样品装卡困难的问题，可以对试验样品进行自由更换和拆卸，从而满足了不同规格试样的实验需求，实现接头高效的完成电迁移实验；导体板选用铜板，可以保证导体板与试样良好的导电接触，铜导体可以有效的防止变形；导电装置上下方通过螺栓固定有绝缘板，起到隔热以及绝缘作用。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为实施例一中本实用新型双层结构复合板的结构示意图；
20.图2为实施例一中本实用新型电迁移实验装置的结构示意图；
21.图3为实施例二中本实用新型双层结构复合板的结构示意图；
22.其中，导体板-1、夹持段-1.1、接线段-1.2、接线孔-1.3、绝缘板-2、卡接块-2.1、挡块-2.2、连接孔-2.3、螺栓-3、螺母-4。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
25.实例一
26.本实用新型提供一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，包括：
27.导体板1，导体板1的数量为偶数，且导体板1不少于两块；两块对应设置的导体板1组成为一个实验组，同一实验组内的两块导体板1之间设置有用于夹持试验样品的空隙，且
两块导体板1分别与电源的正极、负极连接；
28.绝缘板2，绝缘板2安装在导体板1的一侧，同一实验组内的两块导体板1位于两块绝缘板2之间；
29.连接件，连接件设置于绝缘板2上；连接件用于连接同一实验组内的两块绝缘板2，并使两块导体板1之间形成电流回路。
30.进一步优化方案，导体板1分为夹持段1.1和接线段1.2，接线段1.2的宽度小于夹持段1.1的宽度，导体板1整体为凸字形结构；导体板1的夹持段1.1与绝缘板2连接，且夹持段1.1与绝缘板2重合，接线段1.2开设有用于连接电源的接线孔1.3。
31.进一步优化方案，导体板1为铜板。
32.进一步优化方案，导体板1与绝缘板2通过胶水粘接固定。
33.进一步优化方案，绝缘板2为绝缘硬质塑料板。
34.进一步优化方案，连接件包括螺栓3和螺母4，绝缘板2两端均开设有连接孔2.3，导体板1设置于两连接孔2.3之间，连接孔2.3与螺栓3相适配，同一实验组内的两块绝缘板2通过螺栓3、螺母4进行连接固定。
35.进一步优化方案，导体板1远离绝缘板2的端面为光面。
36.本实用新型用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置的搭建。
37.1.准备两块5*5cm正方形铜板，利用线切割将两块铜板加工成一侧宽一侧窄的如图1所示的凸字形结构，宽侧长度为3cm，窄侧长度为2cm；铜板在使用前进行磨抛，避免表面氧化物对铜板导电性产生较大的影响；
38.2.利用摇臂钻床在凸字形铜板的窄侧边缘处打孔，孔径为2-3mm，作为接线孔1.3；
39.3.准备两块的绝缘硬质长方形塑料板，尺寸为3*10cm，分别将凸字形铜板的宽侧使用塑料粘金属胶水与塑料板粘结在一起，形成铜板宽侧与塑料板重合、铜板窄侧外露的两块双层结构复合板；
40.4.在每块复合板两侧无铜板相同的位置处打孔，孔径为6mm；
41.5.将加工好的两块复合板用螺栓3、螺母4进行紧固，形成塑料板-铜板-空隙-铜板-塑料板的多层结构导电装置；
42.6.将电源装置的正负极导线分别接在复合板外露的铜板窄侧接线孔1.3处；
43.7.将试验样品夹紧在多层结构导电装置的空隙处，使用连接线将装置接入电源，完成电迁移实验装置的搭建。
44.实例二
45.本实施例与实例一的区别在于导体板1与绝缘板2的连接方式不同。为了方便对导体板1的更换，在导体板1宽侧的两侧壁上开设卡接槽，在绝缘板2一侧固定连接两卡接块2.1，卡接块2.1与卡接槽相适配，并在两卡接块2.1的同一端固定连接有挡块2.2；利用卡接块2.1和挡块2.2实现导体板1与绝缘板2的可拆卸连接的方式，以便于在多次电迁移实验后方便对导体板1进行磨抛，避免表面氧化物对导体板1导电性能产生影响。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型
的限制。
47.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，包括：导体板(1)，所述导体板(1)的数量为偶数，且所述导体板(1)不少于两块；两块对应设置的所述导体板(1)组成为一个实验组，同一所述实验组内的两块所述导体板(1)之间设置有用于夹持试验样品的空隙，且两块所述导体板(1)分别与电源的正极、负极连接；绝缘板(2)，所述绝缘板(2)安装在所述导体板(1)的一侧，同一所述实验组内的两块所述导体板(1)位于两块所述绝缘板(2)之间；连接件，所述连接件设置于所述绝缘板(2)上；所述连接件用于连接同一所述实验组内的两块绝缘板(2)，并使两块所述导体板(1)之间形成电流回路。2.根据权利要求1所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述导体板(1)分为夹持段(1.1)和接线段(1.2)，所述接线段(1.2)的宽度小于所述夹持段(1.1)的宽度，所述导体板(1)整体为凸字形结构；所述导体板(1)的夹持段(1.1)与所述绝缘板(2)连接，且所述夹持段(1.1)与所述绝缘板(2)重合，所述接线段(1.2)开设有用于连接电源的接线孔(1.3)。3.根据权利要求2所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述导体板(1)为铜板。4.根据权利要求2所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述导体板(1)与所述绝缘板(2)通过胶水粘接固定。5.根据权利要求1所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述绝缘板(2)为绝缘硬质塑料板。6.根据权利要求1所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述连接件包括螺栓(3)和螺母(4)，所述绝缘板(2)两端均开设有连接孔(2.3)，所述导体板(1)设置于两所述连接孔(2.3)之间，所述连接孔(2.3)与所述螺栓(3)相适配，同一所述实验组内的两块绝缘板(2)通过所述螺栓(3)、所述螺母(4)进行连接固定。7.根据权利要求1所述的用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，其特征在于，所述导体板(1)远离所述绝缘板(2)的端面为光面。

技术总结
本实用新型公开一种用于烧结银大面积互连接头的电迁移实验装置，包括：导体板、绝缘板以及连接件；导体板的数量为偶数，且导体板不少于两块；两块对应设置的导体板组成为一个实验组，同一实验组内的两块导体板之间设置有用于夹持试验样品的空隙，且两块导体板分别与电源的正极、负极连接；绝缘板安装在导体板的一侧，同一实验组内的两块导体板位于两块绝缘板之间；连接件设置于绝缘板上；连接件用于连接同一实验组内的两块绝缘板，并使两块导体板之间形成电流回路。本实用新型克服了大面积烧结银三明治结构互连接头样品装卡困难的问题，可以对试验样品进行自由更换和拆卸，从而满足了不同规格试样的实验需求，实现接头高效的完成电迁移实验。电迁移实验。电迁移实验。


技术研发人员：郭福 吕伊铭 汉晶 马立民 晋学轮 李腾 王乙舒 贾强
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/5