在微电子封装领域，以SiC、GaN为代表的第三代半导体材料具备禁带宽度大，击穿电压高、热导率高、化学稳定性好等独特的性能，使其在光电器件、高频大功率、高温电子器件等方面越来越受人推崇。类似于SiC功率器件之类的宽带隙半导体器件，可作为完善Si功率半导体器件的替代技术。为在功率密度增加，极端环境的情况下开发高可靠性和更高集成度的电力电子系统做出了保障[4]。例如，Kaminski(2012)回顾了商用SiC和GaN功率器件的性能，并证实了它们在高速开关和高温操作方面的优势[5]。滨田(2012)介绍了在环保车辆中应用的SiC器件和功率模块技术的发展情况，并报道了丰田最新开发的混合动力车辆的智能电源模块功率密度逐年增加的情况。并且得到结论即更常用于功率管芯附件的共晶或亚共晶Sn-Ag和Sn-Ag-Cu焊料对于高功率密度和高温功率电子应用是不可靠的[6]。Mannan和Clode(2004)指出，由于金属间化合物(IMC)与界面交汇处的裂纹易于形成，Sn-Ag-Cu焊点不适合在高温下长期使用。这是与共晶或亚共晶Sn-Ag和Sn-Ag-Cu焊料在较高的温度下易于蠕变并且由于塑性应变的累积导致裂纹产生和扩展的事实相一致的[7]。Laurila等人(2005)指出，钎料与基板界面处生长出的较厚的IMC层由于其固有的脆性和易于产生结构缺陷的倾向使得焊点的可靠性降低[8]。因此，在高温应用的器件中，基板和钎料发生界面反应产生的IMC其快速生长也可能导致接头的脆性断裂。

然而，如何解决组装和材料问题是SiC器件封装方面的一个重大挑战。研究表明新型SiC半导体器件在350℃的高温下仍有良好的转换特性和工作能力，但其良好的应用也对器件的封装材料提出了严峻的要求。大多数无铅钎料的熔点是210-220℃，根据软钎焊互连方式的要求，焊点服役温度必须要低于钎料熔点，也就是说，要想提高焊点的服役温度必须选用熔点更高的钎料，多年来，已经开发出许多用于高温电子封装的焊接材料。目前可用的高熔点钎料包括高铅钎料和金锡合金钎料。

熔点为310℃和305℃的Pb-5Sn和Pb-10Sn（质量分数％）高铅焊料应于RoHS的要求限制了其在高温和高压电子系统中的应用，特别是在军事，地球物理测井和空间应等方面的应用[9-11]。因为Pb的危害作用巨大，一方面对于人体健康和地球环境方面的影响尤为剧烈，另一方面报废的各种电器电子设备中所含有的铅使得地下水受到了污染[12]，我国已经明令禁止在水管等器件中使用Pb。针对这种危害问题，各国都采取了不同的措施。在综合考虑环境影响和资源效率的发展模式之后，剧毒物质Pb的使用一步步被限制，一部分含Pb的钎料慢慢退出历史舞台。20世纪90年代，无铅化进程进入了电子封装领域，使得电子行业无铅化要求日益紧迫。然而，迄今为止，为高温应用开发无铅替代品的努力只取得了非常有限的成功。

金锡合金钎料由于熔点高于250℃，在SiC等宽带隙半导体的应用中受到重视。然而，在硅芯片技术中应用广泛的共晶Au-Si芯片由于六方晶系SiC晶界中的强原子键作用而不适用于SiC芯片的焊接[13]。高熔点钎料的良好候选是Au-Sn(280℃)和Au-Ge(356℃)的共晶合金，但由于其极高的成本，将Au应用于大面积的芯片附着是不合理的。虽然提出了一种使用纯锌钎料进行SiC芯片连接的新的芯片附着结构[14]，但它具有一些缺点：由于Zn的延展性差和耐氧化性差[16]将会对电子设备造成不可逆转的损坏或加速老化[15]。许多研究人员已经研究了Ag纳米颗粒烧结的结合技术，因为Ag具有很高的导热性和导电性，Ag纳米粒子很容易生产，并且因为其不容易氧化所以可以在相对较低的温度下烧结[4,17-19]。然而，Ag的价格昂贵，且对迁移的抵抗力差。由于Cu市价低廉且不易受电迁移的影响[20],近期有很多关于Cu纳米颗粒作为粘合材料代替Ag纳米粒子的研究。但是，由于其表面氧化层阻止Cu纳米颗粒烧结并与基板反应，使其在不施加高压的情况下几乎不能获得坚固的接头。 热梯度键合全Ni3Sn4IMC微焊点的研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_203906.html