键合金丝的研究进展及应用

介绍了键合金丝的特性、种类及其适用的封装领域;微合金化高纯金丝、合金型金丝、复合型金丝和键合铜丝的研究发展概况,以及各类型键合丝在市场上所处的地位;键合金丝主要应用领域—集成电路(IC)和半导体分立器件的发展情况。分析了国内外键合金丝市场、产业状况以及该行业的发展趋势。

一种半导体封装用键合金丝的研制

在开发了1种微合金配方的基础上，重点研究了真空熔炼连铸工艺，研制出1种适用于半导体分立器件和集成电路封装的高强度低弧键合金丝。结果表明：1）微合金元素得到有效添加，且分布均匀。2）铸锭组织为粗大柱状晶沿轴向分布。3）机械性能均匀稳定，φ19μm：断裂负荷≥5cN，延伸率2％-6％；φ15μm：断裂负荷≥3cN，延伸率2％-6％。4）与国内外相同规格键合金丝相比，具有更高的强度和更大的熔断电流。

银丝键合烧球参数对键合质量的影响

经键合试验,测试焊线挑断力和焊球推力,观察焊球和电极界面形貌,研究了烧球电流和时间对银键合丝键合质量的影响。结果表明,随烧球电流增大、时间延长,键合无空气焊球(FAB)直径增大;FAB球颈晶粒尺寸是电流和时间共同作用的结果,晶粒尺寸越大、挑断力越小,18 mA-1.0ms烧球所得挑断力最小;在FAB尺寸相近的前提下随烧球电流减小,焊球推力降低,键合过程中电极易受损导致电极材料挤出率增大;高电流-短时间(23 mA-0.6 ms)烧球有利于银丝获得较好的键合质量。

热处理对AuCuPtPdNiRh合金显微组织的影响(英文)

运用金相组织分析、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对铸态、固溶态(750℃、1 h,850℃、4 h,950℃、1 h)和热处理950℃、4 h后的金基合金的显微组织进行了研究。该金基合金由Au(Cu,Pd)固溶体和Pt(Rh,Ni)固溶体以及它们的混合物构成。随着热处理温度的提高,Pd溶质由混合物中偏析出来。在700℃、850℃和950℃进行热处理时,形成了L12结构的Au Cu3相。

回转水纺丝及其在贵金属合金丝制备中的潜在应用

回转水纺丝法用快冷技术将熔融金属直接制备成细丝,可用于制备具有很高连续性和圆整度的丝材,并且能够改善合金的微观组织,提高材料性能。对该方法中喷嘴孔径、喷射速度和喷射距离等工艺影响因素,以及其对丝材性能的影响机制进行了综述分析。结合常见贵金属丝材的特点,由于回转水纺丝法可减轻常规凝固过程中的偏析,在多元合金丝材的制备中有潜在应用前景。据此用自制设备进行了初步实验,并提出了技术改进设想。

银键合丝力学性能对键合质量的影响

通过调节微合金元素的含量获得3种具有不同力学性能的银键合丝。利用拉伸试验、键合试验、焊线挑断力、焊球推力测试等手段,研究了银键合丝力学性能对键合质量的影响。结果表明,在延伸率相同的条件下,随着微合金元素含量的降低,3种键合丝的断裂负荷降低,初始模量先减小后增大,键合后焊线挑断力和焊球推力均降低,电极金挤出率先减小后增大。银键合丝初始模量较低时在超声和压力的作用下易于变形,焊线内残余应力较低且第二焊点与引线框架结合较好,因此挑断测试时第二焊点与框架材料界面处不易发生脱离,有利于获得更高的键合成功率。

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。

微电子封装金包银复合键合丝的微结构和性能

采用固相复合及大塑性拉拔技术制备了线径0.020 mm的金包银复合键合丝,并利用扫描电子显微镜、双束电子显微镜、单轴拉伸实验、电阻率实验、键合实验、线弧挑断实验及焊球推力实验等对其微结构和性能进行表征。结果表明：金包银复合键合丝的复层达到纳米级尺度,在芯材表面均匀连续覆盖,与芯材的界面结合力好。芯材横截面组织为等轴晶,晶粒细小弥散且内部有大量的板条状平行的退火孪晶。金包银复合键合丝具有较高的抗拉强度（230 MPa）和延伸率（15%）,其强化机制为界面强化和细晶强化,其电性能受表面/界面以及晶界散射的影响而变差。金包银复合键合线弧形稳定,具有较高的键合可靠性,其挑断力（7.79g）与焊球推力（49.7g）均满足微电子封装技术对键合丝的品质要求。

微电子封装用键合金丝替代产品的研究现状

随着电子封装技术的发展,传统键合金丝在性能和价格上已经不具备优势。采用复合和改性等方法可以开发出满足要求的键合金丝替代品。总结了金包银复合键合丝、钯包铜复合键合丝、金合金键合丝和银合金键合丝共4种键合金丝替代产品的性能特点、成分配比、生产技术难点和关键点,介绍了部分典型产品,并对替代产品的发展趋势进行了展望。

镀钯键合铜丝的发展趋势

铜丝表面镀钯是提高抗氧化性进而改善键合性能的有效手段。镀钯键合铜丝具有优异的综合性能,是半导体封装材料连接导线的新型材料。综述了镀钯键合铜丝国内外的发展现状、研究背景、镀钯工艺及金丝、铜丝和镀钯铜丝的比较。

银电解中杂质行为及其废液净化技术研究进展

分析了Ag电解过程中各种杂质的行为,介绍了目前Ag电解废液的净化方法,并对各种方法的优劣进行了比较,展望了Ag电解废液综合回收处理技术的发展方向。

有限元方法在贵金属材料学中的应用

简要叙述了有限元方法的基本原理、特征和步骤,阐述了该方法在贵金属材料学中所具有的应用价值,并给出将该方法用于给定贵金属材料领域得出的研究结果。研究了Ir坩埚铸造过程中的温度场分布特点,通过有限元方法计算得到的预测与实际生产中遇到的问题相一致;对有限大小的Au-Ni扩散偶、互扩散系数与浓度有关的复杂扩散浓度分布进行了计算;对某Ag基氧化物电触头在电弧作用下的静态和瞬态温度场进行相应计算,得到了液态Ag熔池形状、体积等信息及瞬态温度场温升曲线。

稀土元素对键合金丝组织与性能的影响

研究了稀土元素Eu对金丝再结晶温度、组织、力学性能以及热影响区(HAZ)的作用。研究结果表明,添加一定量的Eu可以:①提高金丝的再结晶温度;②细化金丝的晶粒;③增加金丝的强度;④减小金丝的HAZ长度,即添加适当的稀土元素对于开发高强度低弧度键合金丝有积极作用。

Ir坩埚铸造过程中温度场的有限元模拟

为了克服传统Ir坩埚铸造研究中需占用大量Ir和资金的缺点,作者采用有限元方法计算了3种不同尺寸的Ir坩埚在铸造过程中的温度场变化特点。通过对计算结果的分析,有效地预测了缩孔在Ir坩埚壁出现的位置、浇口处缩孔的位置和形状等特点,同时给出了Ir坩埚底部中心处在凝固过程中的温度与时间关系的曲线。对于Ir坩埚实际铸造过程的工艺制定和优化具有指导作用。

超薄型层状金属基复合丝材的制备技术

随着电子信息行业的快速发展,超薄层状金属基复合丝材的需求不断增加。制备超薄层状金属基复合丝材的复合技术有4种,分别为:电镀技术、固相复合技术、复合铸造和气相沉积技术。通过复合质量和批量化生产条件两方面的比较,简要介绍了半导体封装用内引线-金银复合丝的复合工艺的选择和优化。

Ag-1.33%Mg-0.54%Ni合金深度塑性变形和内氧化后的微观结构和性能(英文)

高强高导的Ag-1.33Mg-0.54Ni(at%)合金经98%的累积轧制变形和内氧化后用扫描电镜和X射线衍射极图进行微观结构表征,对内氧化前后的传统机械性能进行评价。结果表明,合金内氧化后的硬度、最大抗拉强度、断后延伸率和电阻率分别是1350 MPa,450 MPa, 6% 和 1.73 μ·cm。织构研究表明,在内氧化过程中织构保持稳定,主要是{110}<001>高斯织构和{110}<112> 黄铜织构。在银基体中MgO和NiO等相阻碍了晶粒的生长、保持晶粒取向稳定和显著提高合金的机械性能。

添加钯和铜元素改善金包银复合键合丝的力学性能

用固相复合技术制备微电子封装用金包银复合键合丝,利用金相显微镜、高低温拉力仪、推拉力计和扫描电镜(SEM),对不同合金成分的金包银复合键合丝的定向凝固组织及力学性能进行表征,获取晶粒尺寸大小及形貌特征,分析钯、铜元素对再结晶温度、力学性能参数及键合强度的影响,阐明钯和铜对金包银复合键合丝的强化机制。结果表明:在金包银复合键合丝芯材中添加铜,组织呈等轴晶,而同时添加钯和铜,铸态组织由胞状树枝晶和胞状晶组成,晶粒细小均匀。钯和铜可以提高复合键合丝的再结晶温度使其具备更高的耐热性。同时添加钯和铜的复合键合丝具有较高的塑/韧性,键合后弧形稳定,拉力及焊球推力最高,键合质量好。钯、铜微合金化金包银复合键合丝的强化机制为:固溶强化和细晶强化。二元复合添加的复合键合丝具有更高的强化增量,其力学性能更为优异。

水平连铸AuGe12合金的组织及偏析

采用水平连铸制备了AuGe12合金,重点考察了铸造过程中氮气量对铸锭合金组织和偏析的影响。结果表明,连铸过程中随着氮气通入量的增加,搅拌作用增强,使得熔融的Au-Ge合金晶枝细化,晶枝间距变短,逐步演变为等轴晶。且随着氮气通入量的增加,AuGe12合金的偏析程度明显改善。