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集成电路封装用新型Al-1%Si键合线的研制

作　者: 陈宇
导　师: 丁雨田；许广济
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: 热型连铸 Al-1%Si 柱状晶拉制键合键合线
分类号: TN405
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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引　用: 5次
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内容摘要

本论文工作的目的是研制集成电路封装用新型Al-1％Si键合线，实现集成电路芯片与封装外壳电连接。该键合线可以很大程度提高键合可靠性，满足塑封器件的小型化、高密度要求；适合超声波热压键合，可以取代常用的键合Au丝。本试验以高纯铝和高纯硅为原材料，采用热型连铸—拉制制备工艺，通过电学性能测试、力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法，研究Al-1％Si线材在铸态、冷变形态和退火态时的性能变化及其相关问题，并对Al-1％Si超微细丝的键合可靠性进行了评价。获得高质量的线材是拉制超微细丝的保证。热型连铸Al-1％Si线材具有的良好质量和有利于拉制的定向柱状晶组织，使其在拉制超微细丝的过程中表现出优异的可拉性。热型连铸制备Al-1％Si线材成功的关键：提高固液两相区的温度梯度，控制固液两相区的位置。而影响固液两相区的主要因素有：型口温度、连铸速度、冷却水量、冷却距离等，这些因素是相互制约、共同作用的，通过控制优化工艺参数，最终可以得到质量良好的线材。热型连铸Al-1％Si线材在铸态时，抗拉强度约为120Mpa，与多晶线材相比屈强比提高35.5％，延伸率提高54.9％。在拉制过程中表现出了良好的冷塑性性能，随着变形量的增加，抗拉强度升高，延伸率降低。铸态Al-1％Si线材具有较低的电阻率，经过冷变形后，电阻率随着变形量的增大而逐渐升高。经退火热处理后，电阻率的变化不尽相同，在本试验中，当退火温度300℃时，保温0.5h，电阻率达到最小0.03042 Ω mm~2／m。热型连铸—拉制工艺制备的Al-1％Si超微细丝的键合性能，可以满足超声波键合的性能要求，符合GB/T 8646-1998标准。

全文目录

摘要  2-3
Abstrac  3-7
第一章绪论  7-23
  1.1 集成电路封装的定义、功能及发展趋势  7-8
  1.2 键合原理和基本工艺  8-16
    1.2.1 键合在电子封装中的地位  8-9
    1.2.2 键合的主要方式  9-11
    1.2.3 丝键合的键合机理  11-14
    1.2.4 键合常用的材料体系  14-16
  1.3 键合的可靠性和失效分析  16-19
    1.3.1 键合线Au丝的失效机理  16-18
    1.3.2 键合线Cu丝的失效机理  18-19
  1.4 键合线的国内外研究现状及发展趋势  19-20
  1.5 本课题的提出及其研究目的与意义  20-23
    1.5.1 Al-1％Si合金的物理特性  21
    1.5.2 采用热型连铸技术制备键合线的可能性  21-22
    1.5.3 本课题研究的目的和内容  22-23
第二章热型连铸Al-1％Si线材的制备  23-37
  2.1 研究方案  23
  2.2 试验材料  23-24
  2.3 热型连铸制备Al-1％Si线材  24-28
    2.3.1 热型连铸原理  24-25
    2.3.2 试验装置  25-26
    2.3.3 热型连铸Al-1％Si合金的技术特点  26-27
    2.3.4 热型连铸技术的改进  27-28
  2.4 试验结果及分析  28-36
    2.4.1 热型连铸Al-1％Si线材的化学成分  28
    2.4.2 工艺参数对热型连铸Al-1％Si线材的影响  28-32
    2.4.3 热型连铸Al-1％Si线材的主要缺陷及形成机制  32-35
    2.4.4 热型连铸制备Al-1％Si线材的最佳工艺参数  35-36
  本章小节  36-37
第三章热型连铸Al-1％Si线材的组织  37-44
  3.1 试样制备与试验方法  37
  3.2 试验结果与分析  37-43
    3.2.1 热型连铸Al-1％Si线材铸态金相组织  37-38
    3.2.2 引晶阶段晶粒的组织演化  38
    3.2.3 连铸速度对Al-1％Si线材凝固组织的影响  38-40
    3.2.4 热型连铸Al-1％Si线材金相组织的确定  40-42
    3.2.5 热型连铸Al-1％Si线材拉拔态金相组织  42-43
  本章小节  43-44
第四章热型连铸Al-1％Si线材的力学性能和电学性能  44-56
  4.1 热型连铸Al-1％Si线材的力学性能  44-49
    4.1.1 热型连铸Al-1％Si线材铸态的静拉伸性能  44-45
    4.1.2 热型连铸Al-1％Si线材拉拔态力学性能  45-47
    4.1.3 断口形貌分析  47-48
    4.1.4 热型连铸Al-1％Si线材的显微硬度  48-49
  4.2 热型连铸Al-1％Si线材的电学性能  49-53
    4.2.1 试样制备与试验方法  50
    4.2.2 试验结果与分析  50-53
  4.3 Al-1％Si超微细丝的拉制与键合性能  53-55
    4.3.1 热型连铸Al-1％Si线材拉制过程中的断线  53-54
    4.3.2 Al-1％Si超微细丝的键合性能  54-55
  本章小节  55-56
结论  56-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
攻读学位期间所发表的论文  62

集成电路封装用新型Al-1%Si键合线的研制

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