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摘要
目的 采用松木状形貌铜铟微纳米层和超声能量，低温下实现键合互连，保证互连的可靠性，从而解决传统回流焊工艺高温引发高热应力、信号延迟加剧的问题。方法 将镀有松木状二级铜铟微纳米层的基板表面作为键合偶一端，另一端为无铅焊料。在键合偶之间加入单层共形石墨烯作为阻挡层，在低温下（温度120℃），对键合接触区域施加超声能量和一定压力便可实现铜铟基板与无铅焊料的瞬态固相键合。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射（XRD）、焊接强度测试仪等分析键合界面处的显微组织、金属间化合物，以及剪切强度，对键合界面进行老化处理。结果 铜微米层具有圆锥状凸起的表面结构，其上镀覆纳米铟层，形成的结构具有巨大的表面积。在超声作用、较小的压力，以及低温条件下，铜铟松木状阵列结构插入较软的锡基焊料中，形成稳定的物理阻挡结构，实现与周围填充挤入的无铅焊料，以进行焊接互连。键合压力过小或者超声时间过长，都会在键合界面处产生线性孔洞或者裂纹，这些孔洞或者裂纹无法通过热处理消失。结论 石墨烯阻挡层避免锡焊料与粗糙表面铜基板之间直接接触，防止脆性金属间化合物的过度生长。铜铟松木状阵列结构的特殊形貌及超声波能量引入，键合在瞬间、低温条件下即可完成，键合质量良好，可以获得较小的键合尺寸。
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