IC封装中镀钯铜线与裸铜线键合比较研究

镀钯铜线（PdCu）是半导体封装中传统金线键合向铜线键合发展过程中出现的产物,与裸铜线（Bare Cu）键合相比,有着其特有的优劣势。本文通过分析研究发现两种铜线工艺参数有比较大的差别,第一焊点的可靠性测试结果基本相同,而第二焊点结果有一定的区别。本文主要实验数据研究分析镀钯铜线与裸铜线键合的区别,包括第一焊点空气球的可重复性、电火花（EFO）电流大小对焊接结果的影响、铝层挤出的比较。第二焊点的焊接表现,参数范围的变化。可靠性测试结果等。     

键合Cu线无卤直接镀Pd工艺及性能研究

利用扫描电镜、聚焦离子束、强度测试仪研究了键合铜线无卤直接镀钯工艺及不同模具孔径对镀钯键合铜线表面质量、镀层厚度的影响规律,分析了钯层均匀性对键合性能的影响机理.研究结果表明:无卤直接镀钯工艺可获得镀层均匀的镀钯键合铜线;直接镀模具孔径大于被镀铜线直径3~4μm时,镀钯铜线镀层均匀且表面光洁;镀钯铜线钯层不均匀会造成Electronic-Flame-Off(EFO)过程中的Free Air Ball(FAB)偏球缺陷,进而降低焊点力学性能;直接镀钯键合铜线镀层均匀,避免了Free Air Ball(FAB)偏球缺陷,焊点球剪切力≥15 g、球拉力≥8 g,呈非离散分布,满足工业化要求.     

芯片封装中铜丝键合技术的研究进展

铜线具有优良的机械、电、热性能,用其代替金线可以缩小焊接间距、提高芯片频率和可靠性.介绍了引线键合工艺的概念、基本形式和工艺参数;针对铜丝易氧化的特性指出,焊接时必须采用特殊的防氧化工艺,以改善其焊接性能;最后对铜丝键合可靠性及主要失效模式进行了分析.     

钯钴镀液和钯镍镀液中钯的快速测定

研究了PAR与Pd2+的显色反应,在硫酸介质中,Pd2+与PAR反应生成棕 绿色配合物,配合物的最大吸收波长位于595nm处,表观摩尔吸光系数ε′595=8.24×103L/(mol·cm),含钯量在5～100μg/10mL范围内遵守比尔定律。研究了各种离子的干扰,并应用于钯钴镀液和钯镍镀液中钯的测定,获得了较满意的结果。     

超细节距线键合的镀钯铜线和裸铜线的研究

由于铜线较之金线明显节约成本,所以对铜(Cu)线键合的关注日益增长。但是,对铜线易腐蚀及封装可靠性的考虑推动产业开发替代材料。当前,敷钯铜(PdCu)线由于其改善了可靠性而已广泛使用。本文中,我们用0.6密耳PdCu线和裸铜线做实验。研究了PdCu烧球(FAB)的钯分布和晶粒结构。观测到电子灭火(EFO)电流和覆盖气体类型对钯分布有重大影响。测量了烧球(FAB)的硬度及与钯分布和晶粒结构的关系。对首次键合工艺响应作了定性研究。用高温存储测试研究了钯对线键合能力和线金属间键合的影响。PdCu线的这些结果与裸铜线进行了比较。     

镀钯铜线性能对键合质量的影响研究

研究了不同性能镀钯铜线对其键合质量的影响,分析了不同钯层厚度、不同延伸率和拉断力、镀钯铜线热影响区长短对铜线键合质量的作用机制.研究结果表明:镀钯铜线钯层厚度过小会造成Electronic-Flame-Off(EFO)过程中的Free Air Ball(FAB)偏球、第一焊点形状不稳定及钯层分布不均匀;延伸率过小和拉断力过大会造成焊点颈部应力集中,并产生微裂纹而造成焊点的拉力和球剪切力偏低;镀钯铜线的高强度和低延伸率降低其再结晶温度,造成长的热影响区和颈部晶粒粗大,降低其力学性能,焊接过程中产生颈部裂纹和塌丝.     

铜及银键合丝材料的研究进展

为降低电子封装成本,铜及银键合丝正逐步取代键合金丝成为电子封装用的主流键合材料。根据铜及银键合丝专利等文献综述了这两大类新型键合丝的合金成分设计、制备工艺及发展现状,最后展望了其未来发展前景。     

晶圆直接键合及室温键合技术研究进展

晶圆直接键合技术可以使经过抛光的半导体晶圆,在不使用粘结剂的情况下结合在一起,该技术在微电子制造、微机电系统封装、多功能芯片集成以及其他新兴领域具有广泛的应用。对于一些温度敏感器件或者热膨胀系数差异较大的材料进行键合时,传统的高温键合方法已经不再适用。如何在较低退火温度甚至无需加热的室温条件下,实现牢固的键合是晶圆键合领域的一项挑战。本文以晶圆直接键合为主题,简单介绍了硅熔键合、超高真空键合、表面活化键合和等离子体活化键合的基本原理、技术特点和研究现状。除此之外,以含氟等离子体活化键合方法为例,介绍了近年来在室温键合方面的最新进展,并探讨了晶圆键合技术的未来发展趋势。     

金-硅共晶键合技术及其应用

采用金属过渡层来实现硅-硅低温键合,首先介绍了选择钛金作为金属过渡层的原因和金硅共晶键合的基本原理,然后探索了不同键合面积和不同金层厚度对金硅共晶键合质量的影响规律,开展了图形化的硅晶圆和硅盖板之间的低温共晶键合实验研究,获取了最优键合面积的阈值和最优金层厚度.最后将该低温金硅共晶键合技术应用到MEMS器件圆片级封装实验中,实验结果表明较好地实现了MEMS惯性器件的封装强度,但是还存在密封性差的缺陷,需进一步进行实验改进.     

镀Au键合Ag线性能对键合质量的影响研究

利用扫描电镜、能谱仪、拉力-剪切力测试仪等研究了不同镀Au厚度的镀Au键合Ag线Free Air Ball(FAB)特性和不同力学性能的镀Au键合Ag线对键合强度及其可靠性的影响规律,研究结果表明：镀Au键合Ag线镀层厚度过小会造成Electronic-Flame-Off(EFO)过程中的FAB偏球及球焊点形状不稳定,镀层厚度过大会导致FAB变尖;高强度、低伸长率会造成焊点颈部产生裂纹而造成焊点的拉力偏低并在颈部断裂,低强度、高伸长率引起颈部晶粒粗大进而降低颈部连接强度;镀Au键合Ag线颈部应力集中或内部组织结构不均匀,在冷热冲击周期性形变作用下,球焊点颈部产生裂纹并引起电阻增加,进而导致器件失效.     

铜芯脚线储能焊接工艺方法改进

论文根据实际需要研究了铜芯脚线—镍鉻合金丝储能焊接的工艺方法,从铜芯材料、焊接工具材质及焊接工艺参数等方面进行了改进,并对用该种工艺方法制作的引火元件的电阻、静拉力、电性能参数、发火时间、储存性能等指标进行了实验对比。结果表明,用该工艺制作的引火元件能够满足产品技术指标的要求,研究结果具有实际应用价值。     

微电子领域中陶瓷劈刀研究与应用进展

综述了陶瓷劈刀的研究与应用进展,主要包括陶瓷劈刀的成分、结构、工作过程、质量缺陷、应用领域,特别是在微电子领域中的应用,重点评述了当前陶瓷劈刀在制造新工艺和运用方面存在的主要问题,指出寻找制造陶瓷劈刀的新材料和改进陶瓷劈刀的成型工艺是目前陶瓷劈刀的研究重点,并提出了陶瓷劈刀今后的发展方向。     

包覆拉拔法双金属线材的固相结合机理的研究

根据理论分析和计算，讨论了包覆拉拔法铜包铝、铜包钢双金属线材固相结合的物理和化学原理；根据实验结果和分析，讨论了包覆拉拔法铜包铝、铜包钢双金属线材固相结合的金属学机理；有利于完整地认识在压力作用下双金属的固相结合理论。     

AlN陶瓷基板覆铜技术的研究

探索了AlN陶瓷基板表面氧化状态对敷接强度的影响。结果表明:敷接过程中Cu[O]共晶液体对未经氧化处理的AlN陶瓷基板的浸润性较差,不能形成牢固的结合;AlN陶瓷表面经氧化处理后能够显著改善与Cu[O]共晶液体的浸润性,其界面结合强度与氧化工艺密切相关,受热应力的影响,空气条件下氧化试样的敷接强度大于湿气氛下(N₂:O₂=10:1)氧化试样的敷接强度;空气下1300℃氧化30min制得的AlN-DBC试样,敷接强度达2.8kg·mm^-2,其界面反应层的厚度约2～3μm,生成界面产物CuAlO₂,从而获得了较高的敷接强度。     

高速电气化铁路用铜合金接触线的研究进展

对铜合金接触线的性能特点、国内外的研究和开发应用进行了综述,介绍了作者近期在新型高强高导接触线方面研究的新成果,阐述了高强高导铜合金接触线的发展方向.     

多股铜导线过载残留物表面形貌分析

利用火灾痕迹物证综合实验台,制备多股铜导线在不同过载电流作用下的残留物,用数码相机和扫描电子显微镜观察和分析导线的表面形貌。结果表明：随着过载电流的增大,绝缘层逐渐变软、膨胀、起泡、熔化以及炭化,并与芯线脱离;芯线表面氧化程度加重,沟槽状的加工划痕逐渐消失,并出现金属熔化流淌痕迹。因此,利用数码相机和扫描电子显微镜观察和分析多股铜导线表面的形貌特征,可以鉴别其是否过载以及过载的程度。     

铜丝球焊技术研究进展

在微电子器件封装第一级互连技术中,丝球焊技术占据着重要地位.随着封装技术的不断发展以及铜芯片技术的逐步应用,铜丝球焊技术开始部分替代金丝球焊应用在一些分立器件、大功率器件等电子元器件的封装中,并在精密封装领域得到推广和应用.本文主要对近年来铜丝球焊技术的相关研究进行了综述,介绍了铜丝球焊技术的发展现状.     

异步累积叠轧技术制备超细晶铜材退火过程组织及取向研究

对铜材进行异步累积叠轧并退火处理,制备出了均匀稳定的超细晶铜材。采用背散射电子衍射位向成像显微分析(EBSD OIM)及透射电镜对变形铜材退火过程的组织及取向进行了观察和分析。结果表明:铜材经过六道次异步叠轧,包含许多缺陷和亚结构;在220℃×35～55min退火,可以获得200～500nm的超细晶;各种取向晶粒并存,择优取向不明显;延伸率得到提高。