单晶铜键合丝的球键合性能研究

通过对自制单晶铜键合丝进行球键合工艺试验,并对键合后焊点分别进行键合拉力(BPT)和剪切力(BST)测试,以及对键合点的组织、界面进行观察和显微硬度测试.结果表明, 单晶铜键合丝进行球键合后,焊点所能承受的拉断力和剪切力均为近似正态分布,具有较高的可信度,50 μm的单晶铜键合丝的CPK值达到1.8以上,属于优质的过程能力指数.焊点经过可靠性试验后,界面依然清晰、较为平直,没有发现界面处形成微量弥散分布的金属间化合物和Kirkendall空洞,表现出稳定的电学和界面组织性能.     

电子封装Cu键合丝的研究及应用

论述了传统Au、Al-1%Si键合丝在电子封装中的局限性,分析了Cu键合丝优良的材料性能,Cu键合丝替代Au丝和Al-1%Si丝可缩小焊接间距,提高芯片频率和可靠性。并在此基础上阐述了单晶铜作为键合丝的优势,通过键合性能的对比显示了单晶铜键合丝在电子封装中的良好特性。     

国外半导体器件用复合键合丝的开发

本文从几个方面论述了半导体器件键合用复合丝的开发情况。主要介绍了贵金属与贵金属复合，贵金属与普通金属复合，高纯铝与铝合金复合的键合丝的开发动向及应用前景。     

贵金属键合丝材料的研究进展

贵金属键合丝是半导体封装的关键材料之一,详细综述了键合金丝、键合金银丝、键合银丝和镀钯键合铜丝的合金成分设计,制备工艺和发展现状,并展望了其未来发展前景。     

键合丝生产重点和细节问题探讨——母合金制备和连续铸造工序

随着键合丝生产技术的发展及不断成熟,生产细节的控制成为提高产品质量的重要途径.本文结合母合金的制备和连续铸造工序说明了键合丝生产环节中应注意的重点和细节问题.     

键合界面金属间化合物对可靠性影响的研究现状

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键合强度也与键合丝和焊盘之间的界面反应联系密切,因此了解键合丝与铝焊盘之间金属间化合物的形成与演变对键合可靠性的影响是有必要的。本文综述了Au/Al、Ag/Al和Cu/Al三种键合界面上金属间化合物的形成与演变的研究现状,并根据目前的应用状况,展望了未来的应用发展前景。     

键合参数对AgAuPdRu键合线键合性能影响研究

利用扫描电镜研究φ0.025 mm的Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru银基键合线不同键合参数对无空气焊球(free air ball,FAB)形状及球焊点、楔焊点形貌的影响,结果表明,烧球电流或者烧球时间其中之一不变时,FAB直径随着烧球时间(烧球电流一定)和烧球电流(烧球时间一定)的增加而增大,烧球电流为30 mA、烧球时间为700 μs时,键合线FAB呈标准圆球形;键合压力一定时,键合线球焊点焊盘直径随着超声功率的增大而显著增加,键合功率为80 mW、键合压力0.30 N时,球焊点具有较好的微观形貌;键合压力为0.25 N,超声功率为80 mW时,楔焊点具有规则的鱼尾形貌,并具有较好的连接强度。     

单晶铜线材表面防氧化聚氨酯涂料的研制

单晶铜线材具有优异的力学、电学性能,但其表面易氧化,影响外观和表面质量。以聚氨酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、环氧树脂E-20为原料,制备出一种新型的单晶铜线材表面防氧化涂料,并对涂料的各项性能进行了测试。测试结果表明:所研制的涂料具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,将其涂覆于单晶铜线材表面,在室温下能有效防止铜线材表面变色,并使铜线材在150℃时的氧化速度仅为裸单晶铜线的17.840%。     

单晶铜线在强冷变形过程中的组织性能转变

研究了强冷变形条件下单晶铜的组织性能变化,并探讨了强冷加工对单晶铜组织性能的影响规律及其机制.结果表明,由于单晶铜特殊的组织结构,其在强冷变形加工过程中,一些亚晶、微结构等在变形后期不断产生,呈现出类似多晶体的组织形貌;单晶铜线的电导率随变形量增加而不断降低,降低速率呈S型变化,先慢后快再慢;形变初期OCC单晶铜杆的加工硬化率高,进入强冷加工阶段时,加工硬化速率降低,伸长率呈小幅下降趋势,强度增幅下降,趋于持平;在伸长率低于3％的情况下单晶铜线仍能实现大变形量的变形.     

铜单晶线材静态及动态拉伸试验的研究

通过利用自制的区域熔化单晶化设备(即水平式热型连铸技术)制造出3 mm纯铜单晶线材.实验结果表明:铜单晶线材静态最大抗拉强度约128MPa,其伸长率达133%;单晶铜线材承受的应力达105 MPa时,塑性变形开始,其试样表面变形特征呈单系滑移.当应力大于110MPa时,其试样表面变形特征呈双系滑移.当应力大于114 MPa时,变形呈现多系滑移现象;其断口形貌上有大量的韧窝,呈典型的韧性断口.     

下引法连铸单晶铜试验研究

利用自制下引式真空熔炼、氩气保护连续定向凝固设备制备出φ16mm的单晶纯铜棒材,研究了各工艺参数对连铸单晶铜凝固过程中温度分布的影响,分析了铸锭凝固过程中的表面质量和凝固组织的变化情况.结果表明:拉坯速度、熔体温度、冷却水量等工艺参数对固液界面的形状和位置有显著影响,并通过影响固液界面位置和形状来作用于凝固过程.连铸单晶铜凝固过程中,铜在结晶器内熔点位置即为固液界面位置,理想的固液界面位置在距离结晶器出口30～40mm处;铸锭凝固过程中逐渐淘汰的晶面为(311)、(220)和(111),最后单晶生长的晶面为(200),其晶体生长方向为[100].     

单晶铜线材在潮湿环境中的表面氧化规律研究

采用氧化增重实验,通过改变温度、水蒸汽流量两个参数,对单晶铜线材的表面氧化行为进行了研究.结果表明:单晶铜线材在潮湿环境中的氧化由三个阶段构成;温度与水蒸汽流量两个因素对单晶铜线材的表面氧化均有显著影响,温度越高、水蒸汽流量越大,氧化速率越快;单晶铜线材在潮湿环境下的氧化产物是Cu2O,其氧化速度由Cu2O的生长速度控制,氧化膜对线材的后期氧化起阻碍作用.     

单晶铜线材载流摩擦磨损行为研究

在经改制过的MS-T3000摩擦磨损试验机上,以黄铜为摩擦副,对热型连铸技术制备的单晶铜进行载流摩擦磨损试验,研究了电流对单晶铜导线载流摩擦磨损行为的影响。结果表明:电流强度对单晶铜干摩擦磨损行为有显著影响。电流在0~15 A范围内,随着电流的增加,摩擦系数与磨损率变化基本一致,呈现先减少后增加的趋势。电流较小时,接触电阻也比较小且较稳定;电流高时,接触电阻比较大,波动剧烈,而且有电弧出现。单晶铜导线在带电条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及以电化学作用为主的氧化磨损或腐蚀磨损。     

单晶铜超微细丝的断线分析及制备工艺

对传统热型连铸单晶铜在拉制超微细丝过程中的断线进行分析,表明铜杆中O、S、H等杂质元素含量过高影响其拉制性能.针对高温熔融金属防氧化及除杂净化要求,引入横引式真空熔炼氩气保护定向凝固新工艺制备单晶铜并对其成分及拉制性能进行测试.结果表明,该工艺对熔体的提纯、除杂效果较好,能够满足键合丝坯料纯净度高、拉制性能好的要求.     

液固相复合-轧制铜包钢线的组织性能及界面冶金行为

以液固相复合-轧制工艺生产的铜包钢线为研究对象,研究了在特定工艺条件下铜／钢界面的组织组成及其界面区的冶金行为。经金相组织观察,铜、钢晶粒在界面处直接接触,界面呈极细微的凹凸不平的状态,经冷轧后,铜、钢晶粒在界面处互相咬合,且铜与钢的变形随着变形量的增大而趋于均匀。通过对界面区的成分进行能谱分析表明,Cu,Fe原子间发生了互扩散,形成了Fe／Cu的固溶体,其中Fe向Cu扩散量明显高于Cu向Fe的扩散量,测试界面结合强度表明,铜包钢线的初结合界面剪切强度可达80-95 MPa,轧制变形后该强度可提高3％-5％。     

液固相复合-轧制铜包钢线的组织性能及界面冶金行为

以液固相复合-轧制工艺生产的铜包钢线为研究对象,研究了在特定工艺条件下铜/钢界面的组织组成及其界面区的冶金行为.经金相组织观察,铜、钢晶粒在界面处直接接触,界面呈极细微的凹凸不平的状态,经冷轧后,铜、钢晶粒在界面处互相咬合,且铜与钢的变形随着变形量的增大而趋于均匀.通过对界面区的成分进行能谱分析表明,Cu,Fe原子间发生了互扩散,形成了Fe/Cu的固溶体,其中Fe向Cu扩散量明显高于Cu向Fe的扩散量,测试界面结合强度表明,铜包钢线的初结合界面剪切强度可达80～95 MPa,轧制变形后该强度可提高3%～5%.