微量元素对铜基键合丝性能影响的第一性原理研究

发布时间：2022-08-02 15:44

　　随着半导体封装技术的升级和新型电子行业的发展,对键合丝这一封装关键基础材料提出了线径更细,强度更高,成本更低,键合过程中引线弧度更稳定、尾丝更短、键合牢度更高和高温下力学性能更稳定等要求。铜丝作为新型键合丝材料之一,相较于传统的金丝,有着更优异的导电、导热性能,且价格远低于金丝。因此,铜丝这一取代金丝的新型键合丝材料目前已成为研究热点,并逐步占据市场。科研工作者通过大量的实验研究了部分元素掺杂到Cu基体后对其力学性能及导电性能的影响,已确定了许多综合性能较好的铜合金成分配比,但却耗费了大量的财力及时间。同时,受到实验条件的限制,理论研究及机理分析还有待补充。随着计算机科学的快速发展,计算模拟对实验结果进行理论预测已成为了一种可行的研究方法,利用理论指导实验可以减少大量的实验工作。因此,本课题通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究14种不同X（Ag、Ni、Zr、Si、Mn、Zn、Mg、Cr、Sn、Fe、P、Be、Al、Ti）元素掺杂对Cu的晶体结构、热力学性能、力学性能、光学性能及导电性能的影响规律,为铜基键合丝的合金化设计提供理论支撑,缩短研发周期,降低研发成本。首先,构建Cu

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 新型键合丝的研究现状
        1.2.1 键合银丝
        1.2.2 键合铜丝
    1.3 第一性原理在铜合金研究中的应用
        1.3.1 掺杂铜合金性能研究
        1.3.2 铜金属间化合物研究
        1.3.3 铜表面及表面吸附研究
        1.3.4 铜界面研究
    1.4 课题的研究背景及主要内容
        1.4.1 研究背景
        1.4.2 计算及研究内容
2 第一性原理理论及计算软件简介
    2.1 引言
    2.2 薛定谔方程及其早期近似处理
        2.2.1 薛定谔方程
        2.2.2 Born-Oppenheimer近似
        2.2.3 Hatress-Fock近似
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.2 Kohn-Sham方程
        2.3.3 交换关联泛函
        2.3.4 Kohm-Sham方程自洽场求解
    2.4 CASTEP软件包
        2.4.1 计算方法
        2.4.2 计算步骤
    2.5 本章小结
3 微量元素掺杂对Cu晶体结构及热力学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 计算模型及计算参数设置
        3.2.1 计算模型
        3.2.2 计算参数设置
    3.3 晶体结构
    3.4 热力学性能
    3.5 电子结构
    3.6 本章小结
4 微量元素掺杂对Cu力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 弹性性能
    4.4 硬度
    4.5 延展性
    4.6 本章小结
5 微量元素掺杂对Cu光学性能及导电性能的影响
    5.1 引言
    5.2 计算方法
    5.3 光学性能
        5.3.1 介电常数
        5.3.2 吸收率
        5.3.3 反射率
        5.3.4 折射率
    5.4 导电性能
    5.5 本章小结
6 总结
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]合金元素对Cu/γ-Fe界面特性影响的第一性原理研究[J]. 徐沛瑶,王宇飞,高海燕,王俊,孙宝德.  中国有色金属学报. 2018(01)
[2]第一性原理研究CO在Cu（110）表面的吸附[J]. 杨新伟,赫丙玲,刘伟娜,徐国亮.  原子与分子物理学报. 2017(05)
[3]Mg-Y-Cu合金长周期有序相热力学稳定性及其电子结构的第一性原理研究[J]. 马振宁,周全,汪青杰,王逊,王磊.  物理学报. 2016(23)
[4]Ni-Cu合金力学和热力学性质第一性原理研究[J]. 魏振华,侯华,王裕民,赵宇宏,齐雷,张清,韩培德.  热加工工艺. 2016(08)
[5]AuxCuy金属间化合物的稳定性和热学性能的第一性原理研究（英文）[J]. 胡洁琼,谢明,张吉明,杨有才,刘满门,陈永泰,陈松,王塞北,王松.  稀有金属材料与工程. 2015(11)
[6]铜丝键合技术研究及市场趋势综述[J]. 李建峰.  有色矿冶. 2015(05)
[7]高强高导Cu合金强化技术研究进展[J]. 袁竭,隆永胜,赵顺洪,杨斌.  特种铸造及有色合金. 2015(08)
[8]Al代位合金化对D88-Ti5Si3力学性能与电子结构影响的第一性原理研究[J]. 黄豪杰,徐江.  物理化学学报. 2015(02)
[9]铜钨合金高温高压性质的第一性原理研究[J]. 翟东,韦昭,冯志芳,邵晓红,张平.  物理学报. 2014(20)
[10]Al/Cu系金属间化合物价电子结构计算与界面反应预测[J]. 蒋淑英,李世春.  材料热处理学报. 2014(08)

硕士论文
[1]微量元素对金银键合丝性能影响的第一性原理研究[D]. 阮海光.重庆理工大学 2018



本文编号：3668801