铜线性能及键合参数对键合质量的影响

为了提高铜线性能及其键合质量,采用拉力-剪切力测试仪、扫描电镜等研究了不同力学性能铜线及相应的键合参数对其键合质量的影响,分析了不同伸长率和拉断力、铜线表面缺陷、超声功率和键合压力对铜线键合质量的作用机制.结果表明:伸长率过小和拉断力过大会造成焊点颈部产生微裂纹,从而导致焊点的拉力和球剪切力偏低;表面存在缺陷的铜线其颈部经过反复塑性大变形会造成铜线表面晶粒和污染物脱落而出现短路和球颈部断裂;键合过程中键合压力过大能够引起的焊盘变形,同时较大的接触应力引起铝层溢出;过大的超声功率使键合区域变形严重产生明显的裂纹和引起键合附近区域严重的应力集中,致使器件使用过程中产生微裂纹而降低器件的使用寿命.     

硅片键合强度测试系统研究

对现有的几种硅片键合强度测试方法进行总结。在裂纹传播扩散法测试机理分析的基础上,提出了测试系统需要得到的参数和功能,采用模块化设计思想,对测试系统中的精密定位、显微视觉、红外测试和控制系统等关键技术分别研究,最后将单元技术集成,研制成功测试系统样机,通过对多个键合硅片强度测试对比实验,证明了该系统的有效性。     

硼硅玻璃与硅阳极键合界面形成机理分析

对硼硅玻璃与硅进行了阳极键合实验,通过扫描电镜对键合界面的微观结构进行分析表明:玻璃/硅的键合界面有明显的中间过渡层生成;分析认为电场力作用下玻璃耗尽层中的氧负离子向界面迁移扩散并与硅发生氧化反应是形成中间过渡层的主要原因,而界面过渡层的形成是硅/玻璃界面键合实现永久连接的直接原因.     

晶圆级集成技术研究进展

随着物联网时代的来临，传统的传感器芯片与存算芯片相分离的架构已难以满足实际场景的需求。3D集成技术能够缩短传感器芯片与存算芯片间的物理距离，实现功能扩展，提升系统能效。晶圆级集成由于对准精度高和互连密度大，一直是学界和产业界的研究热点。文章对晶圆级集成技术中的两种主流工艺，包括硅通孔和混合键合工艺，进行了系统性介绍；并结合国内外多个研究机构的最新进展，对其发展方向进行了展望，以实现适用于感存算一体化芯片的晶圆级集成工艺。     

阳极键合研究现状及影响因素

为了提高键合质量、优化键合材料,促进阳极键合技术在工业生产中的应用,本文以“硅/玻璃”的阳极键合为例,阐述了阳极键合作为新型连接工艺的键合机理及工艺过程,介绍了现阶段阳极键合在国内外工业生产中的应用实例及相关研究,尤其是在微电子封装领域所展现的杰出应用前景,同时结合阳极键合过程中对键合参数、材料处理等要求,给出了影响键合质量的各种因素,以及在键合过程中常出现的问题及其解决办法.本文立足于键合机理及键合工艺过程,结合不同材料特性,重点阐述了阳极键合这一新型连接工艺的国内外研究现状及影响键合的因素,为进一步提高键合质量、优化键合工艺、开发新的键合材料等提供理论依据.     

激光熔融键合在新型室温红外探测器的应用

运用Nd：YAG激光在功率300W、光束运动速度为0．05m／s、光束直径为700μm的条件下能得到键合强度平均为9．3MPa的硅／玻璃熔融键合效果。该键合方法能进行选择区域键合,完全避免了由于键合过程中电场给超薄敏感可动微结构带来的畸变甚至失效,为新型室温红外探测器的研制奠定了良好的工艺基础。     

金-硅共晶键合技术及其应用

采用金属过渡层来实现硅-硅低温键合,首先介绍了选择钛金作为金属过渡层的原因和金硅共晶键合的基本原理,然后探索了不同键合面积和不同金层厚度对金硅共晶键合质量的影响规律,开展了图形化的硅晶圆和硅盖板之间的低温共晶键合实验研究,获取了最优键合面积的阈值和最优金层厚度.最后将该低温金硅共晶键合技术应用到MEMS器件圆片级封装实验中,实验结果表明较好地实现了MEMS惯性器件的封装强度,但是还存在密封性差的缺陷,需进一步进行实验改进.     

键合Cu线无卤直接镀Pd工艺及性能研究

利用扫描电镜、聚焦离子束、强度测试仪研究了键合铜线无卤直接镀钯工艺及不同模具孔径对镀钯键合铜线表面质量、镀层厚度的影响规律,分析了钯层均匀性对键合性能的影响机理.研究结果表明:无卤直接镀钯工艺可获得镀层均匀的镀钯键合铜线;直接镀模具孔径大于被镀铜线直径3~4μm时,镀钯铜线镀层均匀且表面光洁;镀钯铜线钯层不均匀会造成Electronic-Flame-Off(EFO)过程中的Free Air Ball(FAB)偏球缺陷,进而降低焊点力学性能;直接镀钯键合铜线镀层均匀,避免了Free Air Ball(FAB)偏球缺陷,焊点球剪切力≥15 g、球拉力≥8 g,呈非离散分布,满足工业化要求.     

PDMS氧等离子体长效活性表面处理及与Si的键合

为了实现室温、常压下聚二甲基硅氧烷(PDMS)与硅的键合,本文利用氧等离子体分别对PDMS、硅进行表面改性处理.考察了等离子体射频电源功率、处理时间、氧气流量对PDMS-硅键合强度的影响.通过优化工艺适当降低PDMS表面被氧化的程度,可使PDMS活性表面的持续时间延长至45分钟,实现了PDMS-硅在室温常压下的永久性键合.通过X-射线光电子能谱(XPS)对改性后PDMS表面化学组分变化的分析,可推断出PDMS表面Si-OH的稳定性是影响键合强度的主要因素.     

金属包覆材料固-液铸轧复合技术研究进展

金属包覆材料属于典型层状金属复合材料,是航空航天、石油化工、电力电子等领域的关键材料,其高效成形与性能控制技术一直是行业难点和国际研究热点.首先系统梳理了目前国内外金属包覆材料的典型制备工艺,并且根据初始时基体与覆层物理状态的不同将其分为3类,分别是固-固相复合法、固-液相复合法和液-液相复合法,对比分析了各种制备工艺的成形原理和主要特点.随后,从工艺原理、成形机理、复合机理、工艺优化等方面重点介绍了金属包覆材料固-液铸轧复合技术的最新研究进展.分析结果表明,以固-液铸轧复合技术为代表的融合塑性变形的固-液相复合工艺将成为行业未来一个重要发展方向,并且以固-液相复合法和液-液相复合法进行初态复合组坯,以固-固相复合法进行终态性能调控的一体化组合成形工艺具有良好发展前景.     

直接键合硅片的三步亲水处理法及界面电特性

亲水处理是硅片能否直接键合成功的关键。基于亲水处理的微观机理分析和不同清洗要水处理的过程及效果,本文提出了独特的三步亲水处理法。这一方法既能顺利完成室温预键合,又能减少界面上非定形大尺寸ＳｉＯｘ体的生成,避免了界面对电输运的势垒障碍,结果获得了理想的键合界面。     

芯片封装中铜丝键合技术的研究进展

铜线具有优良的机械、电、热性能,用其代替金线可以缩小焊接间距、提高芯片频率和可靠性.介绍了引线键合工艺的概念、基本形式和工艺参数;针对铜丝易氧化的特性指出,焊接时必须采用特殊的防氧化工艺,以改善其焊接性能;最后对铜丝键合可靠性及主要失效模式进行了分析.     

TiNi形状记忆合金连接技术的研究进展

TiNi形状记忆合金具有很多优异性能,在航空航天、原子能、海洋开发、仪器仪表以及医疗器械等领域具有广阔的应用前景,而TiNi形状记忆合金的连接技术是其实用化的关键技术之一.综述了TiNi形状记忆合金连接技术的发展现状,重点评述了TiNi形状记忆合金激光焊、固相焊和钎焊的研究状况,指出了需要深入研究的问题.     

微电子领域中陶瓷劈刀研究与应用进展

综述了陶瓷劈刀的研究与应用进展,主要包括陶瓷劈刀的成分、结构、工作过程、质量缺陷、应用领域,特别是在微电子领域中的应用,重点评述了当前陶瓷劈刀在制造新工艺和运用方面存在的主要问题,指出寻找制造陶瓷劈刀的新材料和改进陶瓷劈刀的成型工艺是目前陶瓷劈刀的研究重点,并提出了陶瓷劈刀今后的发展方向。     

铜及银键合丝材料的研究进展

为降低电子封装成本,铜及银键合丝正逐步取代键合金丝成为电子封装用的主流键合材料。根据铜及银键合丝专利等文献综述了这两大类新型键合丝的合金成分设计、制备工艺及发展现状,最后展望了其未来发展前景。     

Heat Transfer in Fast Linear Annealing for Direct Bonding of SOI Wafer Pairs

A novel silicon-on-insulator (SOI) manufacturing method, the fast linear annealing (FLA) method, is proposed. In the fast linear annealing method, a halogen lamp moves with a constant speed above a silicon wafer pair prebonded by the hydrogen interaction. In order to optimize the processing parameters such as the initial heat treatment time and the moving speed of the halogen lamp, bonding strengths were measured when the moving speed varies in the range of 0.05–0.5 mm · s⁻¹. The temperature distribution of SOI is analyzed numerically by using a finite difference method. The SOI is modeled two-dimensionally, and the alternate direction implicit (ADI) technique is used for the calculation of the temperature. The calculation results show that the SOI reaches a steady-state temperature distribution in an elapsed time of 380 s of halogen lamp irradiation. The maximum temperature of SOI does not vary significantly as the moving speed of the halogen lamp increases. These results agree with the measurement results, which show that the bonding strength from the high-speed anneal (0.5 mm · s⁻¹) was of similar strength to that from the slow speed (0.05 mm · s⁻¹) process.Paper presented at the Seventh Asian Thermophysical Properties Conference, August 23–28, 2004, Hefei and Huangshan, Anhui, P. R. China     

固态扩散连接空洞闭合模型的研究进展

扩散连接是一种在固态下将2个同种或异种的材料连接在一起的先进连接方法.这种方法既可以连接低碳钢,也可以连接陶瓷,甚至还可以连接传统焊接方法所不能连接的材料.在很多材料没有实验数据的条件下,预测扩散连接所需时间是非常重要也是非常困难的,因此利用空洞闭合模型对扩散连接过程进行研究是当前固态扩散连接研究的重要方面.介绍了扩散连接空洞闭合的几个典型模型,对几何模型的选择进行了阐述,并对扩散连接的机制进行了解释和说明,同时比较了这几个模型的优缺点,并预测了扩散连接空洞闭合模型的发展方向.     

镍基高温合金的扩散焊接研究进展

镍基高温合金被广泛用于现代航空工业、核工业等领域。本研究综述了镍基合金扩散焊的研究进展,介绍了扩散焊技术研究现状、界面孔洞闭合机理以及扩散焊接接头组织、性能。对当前镍基高温合金扩散焊的最新研究进行总结,为今后镍基高温合金扩散焊接技术的进一步发展提供了理论支撑。