Al/Cu键合垫片的制备与性能研究

发布时间：2024-04-22 18:20

　　引线键合作为电子封装最传统和应用最广的封装工艺，占据了IC芯片封装总产量3/4以上的市场份额，常用Au-Al键合系统因脆性金属间化合物大量生长，易导致器件电性能退化键合点强度降低甚至焊点脱焊为了解决该问题，在键合系统中引入Al/Cu键合垫片做过渡层，使用Al-Al键合代替Au-Al键合，可以提高引线键合的可靠性，并降低封装成本本文以Al/Cu层状复合材料为研究对象，对其结构和电性能进行了制备工艺研究，结合真空退火处理分析了Al/Cu复合材料中金属间化合物的形成规律，利用冲压成型技术加工了尺寸为1mm×1mm的Al/Cu键合垫片，并通过Deform-3D软件对冲压过程进行了模拟 采用电子束蒸发法制备Al/Cu复合材料，通过控制沉积速率和衬底温度可以得到导电性能接近于理论值的Al/Cu复合材料，沉积速率为0.4nm/s时可以得到颗粒尺寸均匀膜层致密的Al膜，且能保证Al/Cu复合材料有较低的电阻率，界面结合强度大于12.24MPa衬底温度较高时，由于原子间发生相互扩散在Al/Cu界面处形成了Cu₉Al₄和CuAl₂，大大增加...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1Au-Al焊接界面金属间化合物结构

-Al界面金属间化合物的组成非常复杂，脆性更强，俗称“白斑”此外，AuAl合物的晶格常数不同，机械性能和热性加接触电阻，破坏电路的欧姆连接电点处易出现键合强度降低，接触电阻变，容易在界面处产生裂纹，导致器件的金属间化合物的物理性能如表1.1[14]所合物一旦形成，键合....

图1.2Au-Al系统界面反应示意图

exp(-)0RTQDD常数(cm2/s)，Q为扩散过程激活能(J/mol)，Rl))，T为温度(K)表1.2Au-Al金属间化合物厚度随高温处理的增长[11]加热时间/min厚度/μm温度/℃加热时间/min2352....

图1.3改进后的功率芯片互连结构

导致封装成本过高为了解决异种金属键合容易失效的问题，引入Al/Cu过渡键合垫片，改进后的互连结构如图1.3所示采用Al/Cu键合垫片，将异种金属键合改为同种金属键合，不仅可以提高引线键合系统的可靠性，又可以降低封装成本作为引线键合的过渡垫片，Al/Cu复合结构需要....

图1.4轧制复合原理示意图

药爆炸产生的能量，在微秒级时间的应变速率和数百兆帕的高压，从]由于加载压力和界面高温持续时，适用于大部分金属之间的焊接[49能完成（熔点相差很大热膨胀系数异很大的异种材料之间的焊接，可合界面形成冶金结合，复合强度高求高，机械化程度低，难于精确控（单位面积炸药量复合板间距）....

本文编号：3962083