晶圆键合技术在LED应用中的研究进展

简要介绍了晶圆键合技术在发光二极管(LED)应用中的研究背景,分别论述了常用的黏合剂键合技术、金属键合技术和直接键合技术在高亮度垂直LED制备中的研究现状,包括它们的材料组成和作用、工艺步骤和参数以及优缺点.其中,黏合剂键合是一种低温键合技术,且易于应用、成本低、引入应力小,但可靠性较差;金属键合技术能提供高热导、高电导的稳定键合界面,与后续工艺兼容性好,但键合温度高,引入应力大,易造成晶圆损伤;表面活化直接键合技术能实现室温键合,降低由于不同材料间热失配带来的负面影响,但键合良率有待提高.     

铜键合线的发展与面临的挑战

介绍了当今微电子封装中重点关注的铜键合引线,指出了铜键合线的优缺点.铜线键合是一种代替金和铝键合的键合技术,人们关注它不仅因为它的价格成本优势,更由于铜线特有的机械和电学等方面的优良性能,当然,铜线键合技术还存在不少问题和挑战,针对这些存在的问题,进行了简要的介绍并提出相应的解决办法.     

基于聚合物介质的低温硅硅键合研究

聚合物低温键合技术是MEMS器件圆片级封装的一项关键技术。以苯并环丁烯(BCB)、聚对二甲苯(Parylene)、聚酰亚胺(Polyimide)、有机玻璃(PMMA)作为键合介质,对键合的温度、压力、气氛、强度等工艺参数进行了研究,并分析了其优缺点。通过改变Parylene的旋涂、键合温度、键合压力、键合时间等工艺参数进行了优化实验。结果表明,在230 ℃的低温键合条件下封装后的MEMS器件具有良好的键合强度(＞3.600 MPa),可满足MEMS器件圆片级封装要求。     

用低温圆片键合实现传感器和微电子机械系统器件的集成和封装

集成化是传感器和微电子机械系统(MEMS)的发展方向,即将传感功能、逻辑电路和驱动功能集成在一块单芯片上。未来的系统芯片将能通过集成的传感器和逻辑电路收集并分析外界数据,将这些数据传输到中央处理器并产生必要的动作或反应。讨论了这种系统集成芯片对于封装和集成的要求,并提出一种能够满足这种要求的低温键合技术。同时这种低温键合技术还具有气密性封装、保留透明窗口等优点。     

引线键合技术进展

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位.对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键.     

大气氛围低温Au-Au薄膜键合的表面活化处理研究

提出了一种在大气氛围和低温条件下实现Au-Au薄膜的金属键合技术，研究了不同表面活化处理时间对Au-Au薄膜表面粗糙度、Au-Au薄膜的键合质量和可靠性的影响。实验结果表明，Au薄膜表面粗糙度随着表面活化处理时间的增加先减少后增大，当表面活化处理时间为20min时，Au薄膜表面粗糙度均方根为6.9 nm，悬挂键数量和粗糙度达到一个相对平衡的关系，Au-Au薄膜键合后的平均剪切强度为131.8 MPa，最大剪切强度高达159.1 MPa。因此，Au薄膜表面理想的表面活化处理时间可有效地提高Au-Au薄膜键合质量和稳定性，为实现混合集成Micro-LED器件的低温金属键合提供理论指导。     

用于传感器和执行器封装的键合技术

本文简要介绍了用于传感器和执行器封装的硅一硅键合,硅一玻璃阳极键合及基于表面修饰工艺的选择键盒技术;讨论了如何消除键合晶片之间空隙的方法。     

射频功率晶体管内匹配技术中键合线的建模仿真与参数提取

金属键合线互连是射频大功率晶体管内匹配技术中的关键手段.键合线的直径、长度、拱高和并列键合线间距等物　理参量,均对器件性能有很大影响.采用三维电磁仿真软件EMDS和射频电路设计软件ADS对金属键合线互连进行了建模　仿真和射频等效参数提取,分析了等效参数与键合线各物理参量之间的关系,针对具体的关系特点及内匹配技术中键合线...     

MEMS圆片级封装用Cu-Sn低温键合机理与工艺研究

研究了利用低温等温凝固技术实现Cu-Sn键合在MEMS圆片级封装中的应用.基于Cu-Sn二元平衡相图,对键合层结构进行了设计,同时设计了用于测试的键合图形,并对设计的键合结构进行了流片实验.通过对圆片制作及键合等工艺的一系列优化,在250℃的低温条件下生成了熔点为415℃的金属间化合物,获得了良好的键合层.得到的键合样品剪切力强度值达到了GJB548B-2005标准的要求.研究表明,Cu-Sn等温凝固键合技术具有实际应用的潜力.     

基于正交试验的芯片堆叠封装引线键合工艺研究

选取0.2032 mm (8 mil)金线采用热压超声键合工艺进行烧球、拉力和线尾等一系列正交试验,分析各个键合参数对键合质量的影响。研究结果表明,最优的引线键合工艺窗口为键合温度180℃或190℃、键合功率35 mW、键合时间15 ms或20 ms、键合压力0.12 N、烧球电流3200 mA、烧球时间350μs和尾丝长度20μm。在影响键合质量的各因素中,键合功率和键合压力对键合质量的影响显著,过大的键合功率会引起键合区被破坏,键合强度降低,过小的键合功率因能量不足会引起欠键合,键合强度降低。过大的键合压力会引起键合球变形而导致键合强度降低,过小的键合压力因欠键合而导致键合强度降低。     

微电子器件封装铜线键合可行性分析

虽然在集成电路封装工艺中金导线键合是主流制程,但是目前采用铜导线替代金导线键合已经在半导体封装领域形成重要研究趋势。文章对微电子封装中铜导线键合可行性进行了分析,主要包括铜导线与金导线的性能比较(包括电学性能、物理参数、机械参数等),铜导线制备和微组织结构分析,铜导线焊合中的工艺研发及铜导线焊合可靠性分析等。当今半导体生产商关注铜导线不仅是因为其价格成本优势,更由于铜导线具有良好的电学和机械特性,同时文中也介绍了铜导线键合工艺存在的诸多问题和挑战,对将来铜导线在集成电路封装中的大规模应用和发展具有一定的参考意义。     

激光键合技术在封装中的应用及研究进展

激光键合技术以其局部非接触加热、灵活性强和可控性能好的优点在电子封装、光电子封装以及MEMS封装中得到了应用。以几种激光键合技术的研究和应用为实例,分析和探讨了激光键合技术中的关键问题及其发展趋势。     

大功率白光LED封装技术面临的挑战

发光二极管（LED）是一类可直接将电能转化为可见光和热等辐射能的发光器件,具有一系列优异特性,被认为是最有可能进入普通照明领域的一种“绿色照明光源”。目前市场上功率型LED还远达不到家庭日常照明的要求。封装技术是决定LED进入普通照明领域的关键技术之一。文章对LED芯片的最新研究成果以及封装的作用做了简单介绍,重点论述了封装的关键技术,包括共晶焊接、倒装焊接以及散热技术,最后指出了未来LED封装技术的发展趋势及面临的挑战。     

MEMS封装技术及标准工艺研究

分析了MEMS的特点及封装工艺对MEMS的影响,给出了对MEMS封装的基本要求.研究了MEMS封装工艺中的一些关键技术,即硅-硅和硅-玻璃键合技术、清洗与引线键合技术、焊料贴片和胶粘技术以及气密封帽技术等,并给出了一些重要的研究结果.同时也介绍对几种MEMS惯性器件的封装要求及封装方法.     

MEMS后封装技术

通过对局部加热与压焊技术的研讨,介绍了微系统后封装技术,微系统封装技术在微电机系统(MEMS)蓬勃兴起的领域已成为主要的研究课题.构建多应用后封装工艺不仅推动了此领域的发展,而且加速了产品的商业化进程.文章概述了通过局部加热和压焊技术形成创新型后封装的方法,阐明了目前MEMS封装技术和晶片压焊工艺技术的工程基础.重点陈...     

硅圆片多层直接键合工艺研究

多层圆片键合是实现三维垂直互连封装的重要工艺步骤。利用紫外辅助表面活化技术,实现了多层硅圆片的直接键合。实验将清洗后的硅圆片放置在紫外光下进行照射,经过3min的光照后显著提高了表面能,在不借助外力及电压的情况下,实现了自发性的预键合。通过红外透射观测键合界面,发现键合界面中心区无明显缺陷;对界面横断面的直接观测表明键合过渡层十分薄,证明了多层硅圆片已经结合成为一个整体,其键合工艺可应用于三维垂直通孔互连中。     

倒装焊接在压力敏感芯片封装工艺中的研究

胶粘引丝无法实现硅压力敏感芯片的小型化封装,无引线封装可以解决该问题。倒装焊接具有高密度、无引线和可靠的优点,通过对传统倒装焊接工艺进行适当的更改,倒装焊接可应用于压力敏感芯片的小型化封装。采用静电封接工艺在普通硅压力敏感芯片上制作保护支撑硅基片,在硅压力敏感芯片的焊盘上制作金凸点,调整倒装焊接的工艺顺序和工艺参数,实现了绝压型硅压力敏感芯片的无引线封装,为压力传感器小型化开辟了一条新路。试验结果表明该封装方式可靠性高,寿命长,具有耐恶劣环境的特点。     

高温老化期间引线键合空洞形成探讨

在金-铝金属间化合物相中形成的空洞,降低了把金丝与焊盘键合的长期可靠性。文中通过一系列微结构研究来评定引线键合中空洞的形成。把形成的空洞分为初始、环形和极小三种类型。形成初始空洞的主要原因是探测标记和铝焊盘污染,初始空洞阻碍合金扩散并使金属间化合物生长减缓。环形空洞是由热超声引线键合的超声挤榨作用造成的,这些压焊缝隙可能导致会腐蚀并降低引线键合的一类卤化物的形成。极小的空洞是在Au4Al相阶段形成的。由于不同Au4Al相形成的反应,或与金球表层上晶粒界面影响的关系,在这些空洞中会出现两种Au4Al相的纹理。     

高温老化期间引线键合空洞形成探讨

在金-铝金属间化合物相中形成的空洞,降低了把金丝与焊盘键合的长期可靠性。在该文中,通过一系列微结构研究来评定引线键合中空洞的形成。把形成的空洞分为初始、环形和极小三种类型。形成初始空洞的主要原因是探测标记和铝焊蕊污染,初始空洞阻碍合会扩散并使金属间化合物生长减缓。环形空洞是由热超声引线键合的超声挤摔作用造成的,这些压焊缝隙可能成为腐蚀并降低引线键合的一类卤化物形成的途径。极小的空洞是住Au4l相阶段形成的。由于不同Au4l相形成的反应,或与金球表层上品粒界面影响的关系,在这些空洞中会出现两种Au4l相的纹理。