镀Pd Cu线键合工艺中Pd行为研究

由于Cu线热导率高、电性能好、成本低,将逐渐代替传统Au线应用于IC封装。但Cu线键合也存在Cu材料本身固有特性上的局限:易氧化、硬度高及应变强度等。表面镀Pd Cu线材料的应用则提供了一种防止Cu氧化的解决方案。然而,Cu线表面的Pd层很可能会参与到键合界面形成的行为中,带来新的问题,影响到Cu线键合的强度和可靠性。对镀Pd Cu线键合工艺中Pd的行为进行了系统的研究,使用了SEM,EDS等分析手段对Cu线、烧结Cu球(FAB)、键合界面等处Pd的分布状况进行了检测,结果证明Pd的空间分布随着键合工艺的进行发生了很大的变化,同时还对产生Pd分布变化的原因进行了分析和讨论。

铜线键合Cu/Al界面金属间化合物微结构研究

由于铜线具有较高的热导率、卓越的电学性能以及较低的成本,被普遍认为将逐渐代替传统的金线而在IC封装的键合工艺中得到广泛的应用。铜线键合工艺中Cu/Al界面金属间化合物(IMC)与金线键合的Au/Al IMC生长情况有很大差别,本文针对球焊键合中键合点的Cu/Al界面,将金属间化合物生长理论与分析手段相结合,研究了Cu/Al界面IMC的生长行为及其微结构。文中采用SEM测试方法,观察了IMC的形貌特点,测量并得到了IMC厚度平方正比于热处理时间的关系,计算得到了生长速率和活化能数值,并采用TEM,EDS等测试手段,进一步研究了IMC界面的微结构、成分分布及其金相结构。

铜线键合的抗氧化技术研究

在铜线键合的过程中通入惰性保护气体,或在纯铜线表面涂覆金属钯防氧化层都可以改善铜线键合的抗氧化性能。为了评价上述两种方法对铜线键合抗氧化性能的改进情况,使用先进的材料表征方法分析不同保护气体流量情况下键合形成的金属熔球的形貌,金属熔球表面的氧原子数分数和表面氧化层的厚度。研究表明,保护气体流量为0.51 L/min时,可以在保证成本较低的情况下获得最佳的抗氧化效果。通过XPS和TEM分析发现,铜线表面涂覆金属钯可以延长铜线的存储寿命,降低键合界面的氧含量,提高键合的可靠性。

IC键合铜线材料的显微力学性能研究

用于IC(集成电路)的键合铜线材料具有低成本、优良的导电和导热性等优点,但其高硬度容易对铝垫和芯片造成损伤,因此对其硬度的测量是一项关键技术。纳米压痕测量技术可以方便、准确地测量铜线材料的显微硬度值和其他力学性能参数。描述了纳米压痕测量技术的原理以及对铜线材料样品进行纳米压痕测量的参数选择,进行了测量试验。结果表明,原始铜线、FAB(金属熔球)、焊点的平均硬度分别为1.46,1.51和1.65GPa,为键合铜线材料的选择和键合工艺参数的优化提供了依据。