混合集成电路金铝键合退化与控制研究动态

混合集成电路的两种金铝键合系统,有着不完全相同的两种退化模式。综述了相关的退化机理和控制方法的研究状况。金丝与芯片铝膜的Au/Al键合系统,是键合IMC、Kirkendall空洞导致其界面开裂失效;铝丝与厚膜金导体的Al/Au键合系统,除了界面开裂外,还存在键合根部因铝原子向IMC过度迁移而形成铝丝内部空洞导致铝丝断裂。采用铜丝代替金丝,可有效控制Au/Al键合系统的退化;采用过渡垫片或在金浆料中加入少量Pd,同时减少金导体膜厚度,可有效控制铝丝Al/Au键合系统的退化。     

Ni-Mo-Cr镍基模型高温合金中热暴露条件对TCP相析出规律的影响

本文利用扫描电镜和透射电镜，对经过不同条件热暴露实验后的Ni-20Mo-10Cr(at.%)模型合金进行研究，分析析出TCP相的物相类型及元素分布，从而找到TCP相的析出规律。研究结果表明：样品经过900℃/3 h热暴露实验后析出μ相，EDS结果表明合金中产生Mo元素的富集，Cr元素并不富集。样品经过800℃/20 h+900℃/3 h热暴露实验后析出δ相，EDS结果表明合金中产生Mo元素和Cr元素的富集。     

厚膜导带上的粗丝键合

文章给出了混合集成电路厚膜导带膜厚、键合丝直径、以及加热老化的一系列数据，讨论了选用金合金浆料或银合金浆料所形成的金属化导带在可靠性提高方面的不同情况，论述了热老化对键合强度的影响以及键合丝的电气集成性能，并对大电流流经一组键合丝所形成的加热效应进行了测量。探讨了键合点接触电阻和键合强度衰减问题的动力学成因及产生机理。     

厚膜金导体的可靠性试验

介绍了厚膜金导体可靠性试验方面的一些研究结果。对金的电化学迁移以及厚膜金导体的热试验进行了分析 ,并讨论了在工艺过程中应注意的一些问题。     

钯银导体热老化性能的探讨

高强度的钯银导体具有良好的初始附着力。但是,在常温存放或长时间热冲击的情况下,附着力明显下降,甚至带来灾难。本文从热老化机理入手,对改善老化附着力提出了多种设想。     

机械热脉冲焊接

本文介绍自制的机械热脉冲焊接设备的工作原理和焊接方法。由于进行这种焊接时,机械压力存在于焊接始终,温度控制十分灵活,因而这种焊接方法有它一些独到特点。将该设备用于微波集成电路外接微带形阻容元件及微带形晶体管的焊接已取得成功。利用械机热脉冲焊接方法,还能对金丝、铝丝作热压焊。实验表明该法可将金丝热压焊在蒸发的金、铜、铝等薄膜上;铝丝热压焊在金、铝等薄膜上。机械热脉冲焊接设备制作简单、操作方便、焊接可靠,适合于混合微波集成电路和薄膜电路使用。     

金粉和玻璃粉对厚膜金导体浆料的性能影响

探讨了不同粒径的球形金粉对金导体浆料烧结膜致密性及方阻的影响，通过对比两种不同性能玻璃粉的软化点及浸润性，来讨论其质量分数的改变对金浆性能的影响。研究结果表明：选取合适粒径范围的金粉，可以提高金浆烧结膜层致密性且降低方阻；当两种玻璃的质量分数分别为w(G1)1.5%和w(G2)0.5%时，金导体浆料的方阻较小，键合拉力最大，老化拉力最好。     

用于AlN的新型浆料系统

法兰克福陶瓷技术和烧结材料研究所按照科学假设和技术条件在AlN上制造出用于混合电路和电阻器的完整浆料系统，该系统是由被釉层浆料及导体浆料(FK1205，FK1071)和电阻器浆料(FK9600)组成的。温度达250℃时烧结层极高的稳定性及电阻器极佳的微波特性使得FK系列在市场上很有吸引力。现在能提供给用户用于AlN的新型浆料系统。玻璃基本上有了变化。电阻器有更高电流容量。因此本文介绍层形状和长期稳定性的有趣相关性。另外开发出一种AgPd浆料，它在镀Ni过程中层间保持很高的粘接力，增加抗焊料浸析性，以及一种用于镀通孔的AgPd浆料。最后浆料系统扩展到把合金金浆料用于铝丝焊中。     

并接元素 尽揽手中 JIB Goddess-1银系列顶级喇叭线

当我们提到线材对于声音的改善之时，首先必然会提及导体的材质。排除其他要素的情况下，银、铜、金与合金线，其声音理所当然是不同的。由于电源线传输的是电流。而信号线传输的是电信号，因此导体的电阻不同，其信号传输率必然也不相同，而声音表现必然也随之不同。     

Mo对激光增材制造NiCrSi合金组织和耐磨性的影响

针对核工业阀门材料Deloro40镍基合金耐磨性急需改善的问题，采用激光增材制造技术通过添加不同质量分数的Mo元素，探究Mo元素对Deloro40镍基合金组织和耐磨性的影响。结果表明，Mo元素的添加促进了Mo₂C、Mo₂O和Ni₃Si₂物相的生成。随着Mo元素的增加，晶粒尺寸细化和组织中生成的硬质相Mo₂C使合金硬度得到提高；试样磨损率均呈现先增加后减小的趋势，在摩擦过程中生成的MoO₂起到润滑作用，降低磨损率。当添加5%Mo试样时，在25℃和400℃工况下合金均表现出优异的耐磨性。     

Wire bonding characteristics of gold conductors for low temperature co-fired ceramic applications

Low temperature co-fired ceramic (LTCC) with gold conductors has been used for high reliability applications, such as satellite communications. When the gold metallization is co-fired with the LTCC tape, inorganic adhesion additives in the gold conductor interact with the LTCC glass. This interaction is essential to provide adequate adhesion for the gold metallization. However, this interaction can also reduce the softening point of the LTCC glass. The reaction product can migrate to the surface of the gold conductor and affect the wire bondability of the gold conductor.Effort has been made to develop surface gold conductors with optimized interaction with LTCC. The new gold conductor shows significant reduction of inorganic particles on the surface and improvement of wire bondability. A systematic wire bonding study has been performed on gold conductors under various wire bonding conditions. It is demonstrated that the wire bonding window can be improved significantly by reducing the interaction between LTCC and gold metallization. This paper reports the results of the wire bonding study.     

符合RoHS禁令的厚膜金导体浆料

出于对健康和环境的考虑,限制铅、镉和含有其它有毒物质在混合集成电路产品应用的需求越来越大。根据2006年7月1日生效的欧盟禁令(即RoHS)这些物质是禁用的,电路生产商急于找到可以替换现有含铅和镉的产品。镉氧化物在厚膜金浆料中可以起到很好的粘附作用。金厚膜浆料主要用于要求高机械强度的领域,比如医疗器械,军事应用和高频电路。现在的挑战是开发一新的和传统的含镉浆料具有相同性能的无镉导体金浆料。在过去的10年中,贺利氏超前地研发了无铅无镉厚膜产品。到目前,贺利氏已经开发并且打入一些环保型厚膜产品市场。讨论一种新开发的厚膜导体金浆料,给出了在96%氧化铝基板和绝缘体基板上分别焊接金线和铝线的线键合数据。数据显示无铅无镉金导体和RoHS规定的可锡焊导体之间的匹配性,结果表明它可以应用于混合金属电路。     

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。     

封装用抗腐蚀高可靠性银合金丝

介绍一种在封装工艺中可用于替代昂贵金丝的抗腐蚀高可靠性银合金丝。利用表面钝化和固溶合金、二次中频合金熔炼和定向连续拉铸工艺,分别从成分和工艺方面提高了银合金丝的机械性能、抗腐蚀性、可靠性等一系列键合性能,解决了普通银丝在使用过程中存在的电子迁移问题,推动了键合银合金丝的广泛使用。     

Comparison of the copper and gold wire bonding processes for LED packaging

Wire bonding is one of the main processes of the LED packaging which provides electrical interconnection between the LED chip and lead frame.The gold wire bonding process has been widely used in LED packaging industry currently.However,due to the high cost of gold wire,copper wire bonding is a good substitute for the gold wire bonding which can lead to significant cost saving.In this paper,the copper and gold wire bonding processes on the high power LED chip are compared and analyzed with finite element simulation.This modeling work may provide guidelines for the parameter optimization of copper wire bonding process on the high power LED packaging.     

Comparison of the copper and gold wire bonding processes for LED packaging

Wire bonding is one of the main processes of the LED packaging which provides electrical interconnection between the LED chip and lead frame. The gold wire bonding process has been widely used in LED packaging industry currently. However, due to the high cost of gold wire, copper wire bonding is a good substitute for the gold wire bonding which can lead to significant cost saving. In this paper, the copper and gold wire bonding processes on the high power LED chip are compared and analyzed with finite element simulation. This modeling work may provide guidelines for the parameter optimization of copper wire bonding process on the high power LED packaging.     

引线键合的低成本解决方案

最近,金价不断上涨突破了35.4美元/g,同时半导体产品特别是存储器类产品的价格却不断下降。目前半导体行业最大的挑战是如何控制并降低成本。为了降低引线键合的原材料成本,近年来金-银合金引线已被开始用来替代金线键合。但是,由于金-银合金引线键合的器件在测试中出现的故障,不能用于在高湿度环境下进行可靠性测试(例如PCT测试)的器件,使其在应用上受到限制。研究了传统Au-Ag合金引线键合的电子器件在PCT测试时所产生的故障机理和钯元素的作用,通过在Au-Ag合金引线中掺入(Pd)钯元素来阻止在高湿度环境下进行可靠性测试时出现的故障。     

铜引线键合中影响焊球硬度因素的研究

铜丝球焊由于其经济优势和优越的电气性能近来得到了普及,然而,在引线键合工艺中用铜丝取代金丝面临着一些技术上的挑战。多年来,IC芯片焊盘结构已经逐步适应了金丝球焊。铜在本质上比金硬度高,因此以铜线取代金线便引出了有关硬度的问题。研究了用25．4μm铜丝球焊中与键合机参数有关的铜焊球硬度特性。采用电子打火系统不同的电流和打火时间设置,用5％氢气和95％氮气组成的惰性保护气体形成了一个典型的25．4μm大小的铜焊球,研究了维氏硬度的焊球。用实验设计建立了第一和第二键合参数,进行了无空气焊球基本数据调整。通过改变电子打火系统参数。对硬度特性进行了进一步的测试。典型的键合球的大小和厚度的第一键合响应证实铜键合球的生产实力与电子打火系统的电流和打火时间有关．     

一种用于扩散连接的金浆料

研制了一种用于扩散连接的金浆料。这种浆料主要由金粉和有机载体组成。浆料的烧成特性和粘度对扩散连接强度影响较大。金粉的分散性、表面形态和颗粒尺寸会影响浆料的烧成特性和粘度。载体会影响浆料的粘度。金浆料中掺入片状金颗粒能改善扩散连接强度     

Study of free air ball formation in Ag–8Au–3Pd alloy wire bonding

An innovative Ag–8Au–3Pd alloy wire has been developed as an alternative to the traditional gold wire bonding. This paper focused on the free air ball (FAB) formation of 0.7 mil Ag–8Au–3Pd alloy wire, which was vital for the yield of the subsequent bonding process. During electric flame-off (EFO) process, the wire tail was melted by a high voltage spark, and then the FAB was shaped by the effects of surface tension and gravity. The EFO current was the key factor to influence the Ag–8Au–3Pd alloy FAB size and morphology due to the energy input via arc discharging. The defects including off-center and ripple appeared on the Ag–8Au–3Pd alloy FABs were discussed by cooling and solidification. It is suggested that low EFO current will effectively avoid FAB defects. The contaminants on the Ag–8Au–3Pd alloy FAB surface were analyzed by Auger electron spectroscopy (AES). Under the protection of the shielding gas, oxidation and sulfuration have been effectively prevented.