互连技术论文范文

写论文没有思路的时候，经常查阅一些论文范文，小编为此精心准备了《互连技术论文范文(精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。摘要：评述新型航空电子系统总线互连技术，探讨其发展趋势。对综合模块化和分布式模块化航空电子系统体系架构的优劣势进行分析，对FC航空总线技术、AFDX总线技术和TTE总线技术的各自特点加以对比。基于TTE总线技术的分布式模块化航空电子平台有助于化解应用冲突，具有更好的实时性、可扩展性和可靠性。

第一篇：互连技术论文范文

普通本科院校网络互连技术实践教学研究

摘要：针对普通本科院校网络工程专业学生后续发展和就业理念多元化发展的现象，制定新的网络互连技术实践教学内容，采用仿真工具与真实设备实训相结合的实践教学方法，满足学生不同层次的发展需求。

关键词：本科院校; 网络互连; 实践教学

1 概述

据不完全统计，2011年底全国共有300多所高校开设网络工程专业[1]。多数本科院校开办网络工程专业之时，正是国内企事业单位网络工程项目建设蓬勃发展的时期，定位主要侧重于网络工程的建设者、网络系统的管理与维护者[2]。因此许多本科院校选择在《网络管理技术》或《系统集成》课程中开设了网络互连技术教学内容。网络互连技术实践性很强，借助于实践既可进一步强化网络原理的学习内容，也为后续课程良好的教学奠定基础。因此，实践内容与教学方法的设计与运用对教学效果起着重要作用。

网络互连实践需要有独立网络设备，许多开设网络工程专业的高校都通过校企合作方式建立了相关实训室[3]。由于网络技术与设备快速更新，许多高校由于资金原因导致网络实训室设备不足或相对落后。随着网络应用的逐步深入及新型网络技术的出现，社会对传统路由、交换的组网需求逐渐下降，加上职业院校网络工程专业办学规模兴起，对本科院校的网络工程专业学生就业造成了巨大压力。本科院校，尤其是二本高校学生的后续发展和就业理念正呈现多元化发展[4-5]。物理设备实训需要花费大量的时间，部分选择考研或打算在网络编程方向发展的学生对路由、交换等网络设备配置兴趣不大。

因此，适时更新实践内容与教学方法、兼顾学生多元化发展需求、优化网络互连技术教学效果是网络工程专业亟待探索的课题。结合我校网络工程专业实际情况，作者们在教学过程中重新设计了网络互连实践教学内容，采用网络仿真工具与真实设备相结合的实践手段进行了两届本科学生教学，取得了良好的教学效果。该文介绍了实践内容设计与网络仿真工具的选择策略，希望对同类本科院校网络工程专业相关课程教改有一定的借鉴作用。

2 实践内容规划

网络互连实践目的是帮助学生全面消化、理解和掌握课程理论教学内容，培养学生的实际动手能力和综合实践能力，从而使学生的综合素质得到较好地提升。网络工程专业学生的实践能力的培养可以按基本技能、综合应用技能这个方向循序渐进推进[1-2]。因此互连技术实践内容可分为基础实验与综合实验两大部分。

2.1 基础实验设计

如表1所示，基础实验分为交换机互连、路由器互连和网络安全配置3大类。

2.1.1 交换机互连类

开设跨交换机VLAN隔离与通信、利用单臂路由实现VLAN间路由和利用三层交换机实现VLAN间路由等VLAN通信实验模块;生成树配置实验;链路聚合配置实验。让学生了解交换机基本功能，熟悉交换机互连的常用技术及其原理，掌握交换机基本配置、VLAN配置以及VLAN间通信的解决方案与相关配置;掌握生成树、快速生成树基本原理与配置方法;掌握端口聚合基本原理、应用场景与配置方法。

2.1.2 路由器互连类

开设静态路由、默认路由与浮动路由等静态路由配置实验;RIP v1、RIP v2协议配置与分析实验;OSPF协议配置与分析实验;广域网协议封装实验。通过路由器互连实验让学生了解路由器主要功能及其与交换机的区别;熟悉常用路由协议原理;掌握路由器基本配置、静态路由和动态路由配置;掌握常见的路由协议故障排除方法。

2.1.3 网络安全管理

开设PAP和CHAP认证配置等路由器身份认证配置实验;端口安全与访问控制列表实验;地址转换实验;SNMP配置实验。通过网络安全管理系列实验让学生了解路由、交换设备支持的网络安全功能，熟悉网络设备的安全功能应用场景及其配置方法。

2.2 综合实验设计

综合实验要具有概括性，能将基础试验中涉及的内容有机融合起来，有效拓宽学生视野，帮助学生将掌握的知识进一步融会贯通，达到灵活综合运用的目的。因此综合实验既要能帮助学生系统回顾网络设备的基本配置，又要让学生切实体会学有所用，提高学习兴趣，为后续课程教学打下基础。图1是我们设计的综合实验网络拓扑，各网络单元需要配置的基本信息在图中一并列出。

图1 综合实验网络拓扑图

服务器200.1.1.2上运行有WWW和FTP服务。该综合实验要求全网互通。连接在VALN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40主机互相都能够ping通，且都能够ping通服务器200.1.1.2。VALN10、VALN20中的主机能够访问服务器200.1.1.2的WWW服务，但不能访问FTP服务，VLAN30、VLAN40中的主机不能够访问服务器200.1.1.2的WWW服务，但能访问FTP服务。

该案例涉及的知识点有：三层交换机实现VLAN间路由、生成树配置、OSPF动态路由协议、路由器身份认证、访问控制列表、NAT转换等，能够较好地涵盖基础实验内容。该案例稍作变通就能够设计出多个侧重点不同的案例，如在交换机间配置链路聚合、全网启用RIP协议或配置静态路由、采用CHAP认证等。完成该案例后，学生将能够较为系统地理解和掌握网络互连的关键技术。

3 实践教学方法

与操作真实设备相比，使用仿真工具进行实验过程中，学生不需关注物理设备连接，有利于减少干扰、便于学生独立完成实验。仿真工具可以保存实验拓扑和配置信息，在个人电脑上重现所有实验，不受实验课时的限制方便地实现“24小时”学习，有利于学生对交换机、路由器相关知识的理解，提高对交换机及路由器配置方法及命令的学习效率。另外，仿真工具的运用还可以解决物理设备紧张的问题。

结合学生不同发展方向的现状，我们采用了仿真工具与物理设备相结合的实践内容教学模式。理论教学时，教师先用仿真工具进行演示，帮助学生理解课程难点。实践教学过程中采用差异化教学方法。对于打算在网络配置与系统集成方向发展的学生，鼓励具备一定基础后在物理设备上完成实验。对于想在网络编程方向发展或考研的同学，以仿真工具练习为主，物理设备为辅。既满足率学生多元化发展的需求，又解决了物理设备紧张的不足，能较好地实现教学中的教、学、做合一的教学目标。

目前，计算机网络实验常用软件工具有NS2、NS3、OPNET、GNS3和Packet Tracer等。NS2、NS3和OPNET侧重于路由协议原理的模拟，适用于科学研究;后几种软件更适合于路由交换的组网与配置模拟。GNS3直接加载路由器IOS来实现模拟，占内存比较多，CPU使用率高，适合高级用户。Packet Tracer是思科公司推出的面向思科认证网络工程师CCNA (Cisco Certified Network Associate)认证考试教学的模拟软件，支持常用协议模型，具有良好的图形界面、可方便地再现网络环境，操作方便、交互性强、直观形象。

Packet Tracer提供多种型号的路由器、交换机、服务器等网络设备仿真，可方便地实现VLAN 实验、生成树、链路聚合、静态路由、RIP和OSPF动态路由、网络地址转换配置，支持多路由器与多交换机配置，完全可以胜任网络互连技术实验教学。Packet Tracer支持实时模式(Real-time) 和仿真模式(Simulation) 两种模拟模式。实践教学过程中在实时模式下灵活地设置网络拓扑结构、网络协议和仿真参数、测试网络连通性，利用仿真模式观察模拟协议数据单元在网络中的传送情况，跟踪数据单元在网络各节点的详细处理过程，既能直观理解协议的运行机制，也可以进行网络故障分析与诊断。

4 总结

网络互连技术系网络工程专业核心教学内容，实践性较强。该文从实践教学内容和方式两个方面探索了网络互连技术实践教学改革方案，满足了学生不同层次的发展需求，克服了网络设备资源紧张的问题，达到了教、学、做合一的教学目标。

参考文献：

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作者：饶元　朱军　张宁　傅雷扬

第二篇：新型航空电子系统总线互连技术发展探讨

摘 要：评述新型航空电子系统总线互连技术，探讨其发展趋势。对综合模块化和分布式模块化航空电子系统体系架构的优劣势进行分析，对FC航空总线技术、AFDX总线技术和TTE总线技术的各自特点加以对比。基于TTE总线技术的分布式模块化航空电子平台有助于化解应用冲突，具有更好的实时性、可扩展性和可靠性。相关规范的制定、更为宽泛的网络拓扑结构的引进，将进一步促进其整体性能的提升，使其无疑成为新一代航空电子核心技术。

关键词：航空电子系统；数据总线；综合模块化；互连技术

工业技术创新 URL： http： //www.china-iti.com DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2017.05.026

引言

民用与军用飞机的智能化与电子化，已经成为航空领域互连技术的发展趋势[1-4]。本文基于当前航空电子系统（以下亦简称“航电系统”）的体系架构，对新型航电系统总线互连技术开展深入剖析。同时，探讨前沿航电系统总线互连技术应用的发展趋势，旨在为这一技术的革命性创新指明方向。

1 航空电子系统体系架构

航空电子系统由原来的机械与电子式系统，逐渐演变为机械电子与数字协同的航电系统，最终成为现在的全数字化航电系统。全数字化航电系统包括综合模块化和分布式模块化两种架构。

1.1 综合模块化航空电子系统

综合模块化航空电子系统通过软件完成各个模块的软硬件管理工作。航电系统接口有着严格的标准与定义。航电系统中的大部分功能都被集成在一个独立的机箱设备中，电源、CPU、共享资源模块和I/O接口通过总线实现其间的互连和网络通信。综合模块化航电系统中的硬件模块被划分在严格的模块空间内，自由地进行组合与拆解，也可以根据不同的性能需求进行移植与更换。同一个共享平台中模块的集成度较高，轻量化与精密化的电子构造能够有效提升系统性能，以应对飞行器复杂的功能需求。标准的模块化体系架构能够节约设计成本，方便后续的系统维护与零件更换。

1.2 分布式模块化航空电子系统

分布式模块化航空电子系统架构具有更高的集成度，是在综合模块化航空电子系统架构基础上的更新与升级。它也具有较大的独立性、灵活性和移植性，能够对航电系统的混合应用模块进行高效的设计。当前，分布式模块化航电系统能够有效处理软硬件兼容问题，包括非关键功能在使用过程中的软硬件冲突问题，但不会对所有功能模块的分布进行严格限制。在时间触发以太网技术的支持下，分布式模块化航电体系的发展已经趋于完善，成为航电体系的主要架构。

2 新型航空电子系统总线互连技术

当前我国航空电子系统主要使用FC航空总线技术进行系统数据与信号的传输。于此同时，AFDX总线技术（全双工交换以太网技术）、TTE总线技术（时间触发以太网技术）也逐渐成为航电系统应用的主要互连技术。以上技术有着较高的传输速率，能够适应飞行器复杂的航电系统的传输需求。

2.1 FC航空总线技术

FC航空总线技术又称为光纤通道技术，是美国国家标准委员会制定的高速串行传输协议。光纤通道技术利用光纤或双绞线进行传输，通过相应的I/O通道完成网络信息的传输与信号交流活动。依托较高的带宽条件，该串口可以完成音频、视频和数据信号的高速传输，传输速率可达1.0 Gb/s以上。光纤通道技术对于传输介质的共享，主要通过信道共享交换机制以及流量控制机制来实现。在具有较高网络负载的情况下，光纤通道能够利用其带宽、拓扑结构与通信协议的优势，完成低延迟、低误码率和流量控制的传输任务。同时，光纤通道技术还可以根据实际应用需要，进行节点的添加与去除。光纤通道协议具有多种层次，分别对应开放式通信系统互联参考模型（OSI模型）的不同层次，具体情况如表1所示，表明航电系统的总线协议多种多样。在民用飞行器领域，光纤通道适配硬件具有多样的兼容性，能够兼容多种总线协议的运行。军用飞行器领域的航电网络协议可以通过一一对应的关系映射到光纤通道上。

2.2 AFDX总线技术

AFDX总线技术亦称全双工交换以太网技术，主要用于实现航空子系统之间的数据交换活动，能够与ARINC429、MIL-STD-1553B等标准机载数据总线进行连接，通过路由、网关等网络数据转换与发送装置完成相应的网络通信任务。ARINC429和MIL-STD-1553B总线也会发生故障问题，例如：一旦总线控制器失效，MIL-STD-1553B就会发生瘫痪，增加了整个系统的维修困难；ARINC429总线的每个信息载体中都存在一条ARINC429总线，这种繁复的总线架构为系统的连接制造了困难。

AFDX总线技术作为民用运输机电子系统综合化互联技术，能够有效解决网络总线控制器的问题，其传输速率也更高。全双工交换以太网技术通过光纤或双绞线等传输载体进行传输，最大速率可达100 Mbps以上。全双工交换以太网技术不存在总线控制器，更无需通过MIL-STD-1553B对系统进行控制。AFDX交换式的拓扑结构增大了覆盖范围，全双工交换以太网的可用节点数也更多。此外还有以下优点：（1）AFDX交换式物理层结构采用双绞线，可以同时完成数据的发送和接收；（2）交换式网络连接为星型拓扑结构，多个交换机之间互相连接，可用节点数最高为24，点到点的网络传输能够保证网络带宽，实现可靠性更高、誤码率更低的信息传输。

2.3 TTE总线技术

TTE总线技术亦称时间触发以太网技术，基于传输触发架构，以时间触发代替事件触发，最终目的是尽可能降低网络的通信延迟。时间触发网络是在IEEE 802.3的标准上建立的，时间触发以太网中存在一个统一时钟，所有终端设备通信有着相同的时间偏移。利用时间触发的TTE总线技术，能够有效缩减软件应用的开发步骤，在保证系统安全性的同时降低制作成本。时间触发以太网技术的传输速率最大可达1 000 Mb/s，其安全等级也能够满足航空航天的应用需求。

時间触发总线技术通过时间点来完成信号的传输，其触发的决定性因素非常稳定。时间触发系统相比事件触发系统，其各个结点通过在不同时段使用带宽的方式，来解决带宽的使用冲突。事件触发总线技术中会舍弃那些优先级较低的节点，从而保障较高优先级节点的服务质量；而时间触发总线技术则会对每个节点设置确定的时间槽，分属于不同时段，每个时段完成的任务具有单一性和确定性，从而保证系统运行的可靠性。因此，时间触发总线技术的资源损耗较小，触发信息的延迟小，并通过确定时间点进行信息的传输通信活动，实时性较高。

3 新型TTE航空电子系统总线互连技术的应用与展望

3.1 应用

TTE航空电子系统总线互连技术被应用于多种航空航天和智能设备领域。TTTech是以时间触发计算机技术研究为主的网络公司，通过制定开放的网络空间标准，搭建地面与轨道网络服务架构，满足空间系统的网络通信需求。时间触发技术的分布式模块化航空电子平台对解决关键功能和非关键功能间的应用冲突具有重要作用。例如，波音787客机航空系统中使用TTE航电系统总线互连技术完成了整个系统架构，其网络交换模块原理如图1所示。

3.2 展望

未来航空电子系统总线互连技术的发展，无疑应该围绕TTE网络的高性能开发。通过制定更高的数据网络传输标准，进行航电系统总线的选择与创新，最终在控制数据传输流量的前提下达成数据的实时交换与传输，对于异构网络的数据交换与总线接入，应该通过制定相应的协议规范，引入较为宽泛的网络拓扑结构，完成网络数据的扩展与交换活动。

在网络通信协议、总线驱动程序的基础上，底层通信的数据发送需要调用相应函数，而TTE控制器终端设备主要通过现场可编程门阵列（FPGA）完成以太网通道的设计，通过时间触发完成每个时段的任务需要，最终支持最大1 Gb/s的双路数据传输。此外，应通过构建时间触发总线的测试与验证环境，对时间触发总线的时间同步进行分析，并对其数据帧加以控制，以提升TTE航电系统的整体性能。

4 结语

当前我国航空电子系统总线仍处于传统总线技术向TTE航电系统总线技术转型的发展阶段。我国航空航天事业目前仍旧以光纤通道技术、全双工交换以太网技术等作为总线技术的发展方向。但从国际航电系统的发展潮流来看，以时间触发机制为主的TTE航空电子系统总线互连技术，将势必取代其他航空以太网总线，成为新一代航电核心技术。

参考文献

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[4] 杨骏峰， 李峭. 综合模块化航空电子多约束分区调度方法[J]. 电子测量技术， 2017（6）：152-155.

Discussion on the Development of Bus Interconnection Technology for New Avionics Systems

WANG Shuai， AN Yi-chun

（CETC Special Mission Aircraft System Engineering Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan， 610000， China）

Key words： Avionics Systems； Data Bus； Integrated Modular； Interconnection Technology

作者：汪帅 安一纯

第三篇：第3代半导体互连材料概述

以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第3代半导体材料，是继以硅（Si）基半导体为代表的第1代半导体材料和以砷化镓（GaAs）和锑化铟（InSb）为代表的第2代半导体材料之后，在近些年发展起来的新型半导体材料。与Si相比，GaN和SiC均具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的载流子迁移率等特点，更适合当前对高功率、高温、高能效以及轻便小型化的需求。第3代半导体凭借其优异属性，在国内外得到了强烈关注，正在迅速崛起，应用前景和市场潜力巨大。

互连材料是连接半导体晶体管和元器件的关键材料，起着导电和导热的作用，影响着元器件电路导通、功能实现和稳定性。由于第3代半导体器件工作环境较Si半导体更为恶劣，其器件封装和互连也较传统Si器件提出更高的要求。本文主要介绍可用于第3代半导体器件的互连材料。

一、第3代半导体材料

第3代半导体材料主要包括 SiC、GaN、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN），这些材料禁带宽度均>2.2ev，被称为宽禁带半导体材料，亦被称为高温半导体材料。目前，从第3代半导体材料和器件的研究进展来看，较为成熟的是SiC和GaN半导体材料，人们对ZnO、金刚石和AlN等宽禁带半导体材料的研究较少，尚属起步阶段。

表1列出了半导体材料的关键性能对比。可以看出SiC热传导率是传统的Si、GaAs半导体材料的3～13倍，使得SiC器件可以在高温下长时间稳定工作；SiC和GaN的临界击穿电场是传统半导体材料的4～20倍，且具有更大的载流子饱和速率，在高功率电子器件方面有着巨大的性能优势。

二、第3代半导体连接材料的重要性和要求

第3代半导体材料凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，在未来高频、高温、高功率、高能效、耐恶劣环境以及轻便小型化电子产品中有着巨大的应用前景，给半导体产业和产品带来了又一次巨大革命。

由于第3代半导体器件工作环境较Si半导体更为恶劣，尤其对于在汽车、航天、钻井、雷达等中的高温、高功率应用，其工作温度大多在300℃以上，面对这样高温、高功率和可靠性的市场要求，对其器件互连材料也较传统Si器件提出更高的要求。对于第3代半导体器件，为了能够满足高温环境下高功率性能的稳定实现，互连材料应具有以下特点：具有良好的导热性；热膨胀系数与芯片背面金属层匹配；耐高温，在空气氛围300℃保持稳定。

三、连接材料

1.键合丝（键合引线）

键合丝是当前半導体功率器件使用最多的内封装连接材料，键合丝应具有以下特点：

①在大气或含有10%左右氢气的氮气流中键合丝的尖端加热熔融时，可形成无氧化膜的圆球，如图1所示[1]；

②采用超声波热压焊时，在键合丝外部引线之间都能良好接合；

③进行树脂封装时，相邻键合丝之间不发生粘连；

④长期保存时，键合丝与半导体电极以及键合丝与外部引线之间的连接不会发生劣化。

目前半导体连接材料中应用最广泛的是金丝、银丝、铝丝和铜丝。表2列出了这几种金属的性能特点[2]。

金丝是引线键合使用最多的连接材料，具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于用于晶体管集成电路大规模集成电路等各种半导体器件中作为内引线用于各种电子元器件的连接材料[3]。

键合银丝是近年来LED、IC行业内出现的替代传统键合金丝的产品。键合银丝的室温机械性能与键合金丝相当，在使用温度不是太高的领域（如LED封装、IC封装等）可以部分或全部取代键合金丝，降低生产成本。键合银丝一般采取多元掺杂合金，加入微量元素，减少金属化合物的形成，同时阻止了界面氧化物和裂纹的产生，降低了结合性能的退化，使结合性能和金丝一样稳定[3]。

键合铝丝虽然成本较低，易于成丝，但是存在以下问题：Al的熔点低，易氧化；拉伸强度和耐热性比金低、易出现塌丝现象；性能不稳定，延伸率波动大[2]。另外铝丝存在形球困难等问题，只能采用楔键合，主要应用于功率器件、微波器件和光电器件[4]。

键合铜丝具有比金丝高的导电和导热性能，可以用于制造对电流负载要求更高的功率器件，而且可以使高密度封装时的散热更为容易[5]。铜丝较强的抗拉强度可以使丝线直径变得更细，焊盘尺寸和焊盘艰巨也能相应减小，价格比贵金属键合丝材便宜很多，使得键合铜丝为目前替代传统键合丝的最佳材料。但Cu易氧化，通常对其进行表面处理，形成一层抗氧化性好的金属，如Au、钯（Pd）、镍（Ni）、铂（Pt）（等）[2]，使其具有优异的抗氧化性。

引线键合虽然是当前半导体封装的主要工艺，但对于较高密度的组装，带来引线缠绕、“塌线”、引线结合点热循环疲劳可靠性降低问题一直是困扰引线键合工艺的难题。而对于第3代半导体元器件，更高密度的封装、更高的运行频率及热循环，未来将会是对该工艺的挑战和待解决的问题。

2.钎料

钎料是微电子互连材料中最常用的互连材料，表3列出了一些被广泛使用的电子芯片互连钎料及其物理性能。由于环保的要求，现在正在从含铅钎料向无铅钎料进行转变，锡（Sn）-Ag，Sn-Ag-Cu等合金无铅钎料是封装领域最常用的材料，但这些Sn基无铅钎料大多熔点低于300℃，不能够满足第3代半导体元器件高温环境下使用。Au-Sn具有较高的熔点，良好的蠕变特性和防腐蚀性能，然而高温会加剧Au-Sn形成较脆的合金化合物，从而造成可靠性的降低，器件失效，并且其成本问题也是其广泛使用的一个障碍。

当前为了能够满足半导体元器件二次回流，半导体元器件封装用连接材料通常

使用高熔点的高铅钎料，如Pb92.5Sn5Ag2.5、Pb88Sn10Ag2。该类钎料除了熔点较高之外，材质比较柔软，可以释放芯片由于热胀冷缩造成的应力，而不至于将芯片拉碎，因此为芯片封装领域较理想的连接材料。虽然无铅进程已经导入十余年了，但由于没有理想的高温无铅钎料，高铅高温钎料依然是豁免产品，对无铅高温钎料的开发依然是当前业内的一个难点。目前市场上仅有少数龙头单位有关于高温无铅钎料的应用报道，但仍然未能形成统一的认识。如美国铟泰有关于BiAgX系钎料和以预成型焊片的形态，在一些特殊场合使用的宣传报道；北京康普锡威科技有限公司有关于Sn-Sb-X[6]和复合焊料[7-8]等系列无铅高温钎料的报道。但真正在半导体元器件封装互连中大规模使用还需要一定的路要走，开发熔点较高（>260℃或>280℃）、材质柔软（减少由于热胀冷缩对芯片的应力）的无铅高温钎料，依然是当前业内努力的方向。

3.纳米膏

烧结技术通过高温使材料表面原子互相扩散，从而形成致密晶体的过程，是20世纪90年代初Schwarzbauer等人[9]基于烧结理论发明的一种连接方法，被称之为低温烧结技术（LTJT）。通常通过减小烧结颗粒的尺寸，可降低烧结温度。

纳米银粉由于其独特的纳米特性，为半导体芯片的封装提供了另一个崭新的思路。银的熔点是961℃，而当颗粒尺寸到纳米级别，其熔点会显著降低，至100℃左右，因此可通过低温烧结实现电子产品或芯片的互聯，而烧结后的烧结层熔点又恢复到银的常规熔点，可满足电子产品在高温下正常使用，并且银具有优异的导热导电性和良好的化学稳定性，是第3代半导体封装最具应用前景的互连材料。

近些年，国内外研究人员展开了对银纳米膏的制备、烧结工艺及导电导热性能进行了大量分析评估。Moon[10]等的研究发现，20nm银粒子在150℃即可表现出明显的烧结行为，300℃下烧结可得到多孔优质银膜。Akada[11]等对烧结温度和烧结气氛对烧结接头强度的影响做了研究。在国内，天津大学最早开展了银纳米膏低温烧结技术的研究。并发明了一种新型低温烧结纳米银

技术[12，13]，实现了多种具有双面散热能力的无引线封装工[14]。清华大学闫剑锋等人[15]对银纳米膏的烧结性能进行了研究，表明200℃条件下烧结300℃，银烧结层为联通多孔结构，高于250℃时银颗粒出现明显的长大现象，如图2[15]所示。天津大学杨呈祥[16]等人开展了银纳米膏在大功率模块的性能研究，与SnAg3.0Cu0.5和导电胶2种连接材料进行对比，结果表明银纳米膏封装的大功率LED模块光电性能优异，且具有较强的长期可靠性。

铜纳米膏由于其优良的导电导热性能和较低的成本也受到了广泛关注，然而由于铜容易在空气中被氧化，若想将纳米铜颗粒用于半导体功率器件互连中，面临一系列技术上的挑战。仅有美国Lockheed Martin公司[17]，英国Intrinsiq公司开发出了具有有机物包覆层的纳米铜导电膏体。新加坡南阳理工大学C.S.Tan课题组[18，19]使用美国Lockheed Martin公司的纳米铜膏进行低温烧结的研究，通过表面去氧化处理，掺杂微米铜颗粒等方法提高烧结结果。清华大学张颖川等人[20]研究了银铜混合纳米膏的烧结特性，结果表明，制得的纳米银+纳米铜混合焊膏具有良好的防氧化特性。

纳米膏由于可以实现低温烧结高温使用，为第3代半导体连接材料提供了一个崭新的思路，但在产业化和大规模使用上还有很长的路要走，比如烧结焊层的孔隙率、与基材之间的结合强度、载体残留等问题还需亟待解决。

四、展望

第3代半导体材料由于具有非常显著的性能优势和巨大的产业带动作用，受到了世界各国的高度重视，欧美日等发达国家和地区都把发展第3代半导体技术列入国家战略。我国也将第3代半导体产业纳入战略发展的重要产业，2013年科技部在“国家高技术研究发展计划（863计划）新材料技术领域项目征集指南中，也特别指出了要将第3代半导体材料及应用列入重要研究内容。2015年，建立了第3代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）的成立，为我国第3代半导体的发展建立了研发和交流平台，对推动我国第3代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。

互连材料是连接半导体晶体管和元器件的关键材料，起着导电和导热的作用，影响着元器件电路导通、功能实现和稳定性。第3代半导体器件高温、高功率和可靠性的特点和市场要求，对其器件互连材料也提出了更高的要求。

参考文献

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作者：赵朝辉 朱捷 张焕鹍 王丽荣 张江松 卢彩涛 张富文 贺会军