導(dǎo)語：微電子封裝金絲倒裝鍵合的微織構(gòu)研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】采用EBSD取向成像技術(shù)研究了各工藝參數(shù)（功率、載荷、超聲作用時(shí)間）對(duì)倒裝鍵合組織及微織構(gòu)的影響，并與對(duì)應(yīng)的剪切性能值進(jìn)行比較。結(jié)果表明，功率的影響最顯著，它可在增大形變量的同時(shí)提高鍵合強(qiáng)度；負(fù)荷加大形變量，但提高界面結(jié)合強(qiáng)度的效果不顯著；超聲持續(xù)的時(shí)間不明顯提高形變量，但能在一定程度上提高界面強(qiáng)度。超聲是通過軟化金屬，加強(qiáng)界面擴(kuò)散的方式提高鍵合強(qiáng)度；超聲的存在使取向變化的速度變慢。

【關(guān)鍵詞】金倒裝鍵合EBSD微織構(gòu)

Microtextures,microstructuresandpropertiesofAuflip

Abstract:Theeffectsofdifferentbondingparametersonthedeformation,microstructuresandmicrotexturesofgoldflipchipbondswereanalyzedusingEBSDtechniqueandcomparedwiththesheartestproperties.Resultsindicatedthatthepowerincreasedbothdeformationandinterfacebondability;Loadincreasedmainlydeformationbutlessimprovedbondability.Durationofultrasonicvibrationenhancedbondabilitybutlessaffecteddeformationamount.Theeffectofultrasonicvibrationisthesofteningofmetalsandthestrengtheningofdiffusionthroughgrainboundaries,butitreducedtheorientationchanges.

Keywords:gold；flipchipbonding；EBSD；microtexture

引言微電子封裝中超聲鍵合工藝參數(shù)對(duì)鍵合強(qiáng)度的影響已有大量研究［1-3］，一般認(rèn)為影響其鍵合強(qiáng)度的主要因素是超聲功率、鍵合壓力和鍵合時(shí)間。由于這些參數(shù)主要通過改變金絲球與芯片焊盤間界面上的摩擦行為而起作用，必然會(huì)引起焊點(diǎn)組織及織構(gòu)的變化，這些變化到目前尚不清楚。此外，金絲球鍵合與倒裝鍵合形變方式與形變量都有很大差異，其形變組織與微織構(gòu)就會(huì)不同，它們也會(huì)影響焊點(diǎn)強(qiáng)度、剛度、電阻率和組織穩(wěn)定性。織構(gòu)的不同會(huì)影響彈性模量及拉拔時(shí)的界面強(qiáng)度、晶體缺陷的多少一方面產(chǎn)生加工硬化，提高強(qiáng)度，另一方面影響電阻；含大量晶體缺陷的組織是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，可加速原子的擴(kuò)散，也會(huì)造成后續(xù)時(shí)效時(shí)軟化速度的不同。倒裝鍵合的受力狀態(tài)和應(yīng)變速率都與常規(guī)的低應(yīng)變速率下的單向均勻壓縮不同，鍵合過程中會(huì)有一系列的微織構(gòu)變化。本文分析了功率、負(fù)荷、時(shí)間對(duì)形變組織和取向變化的影響；另外通過剪切力試驗(yàn)，對(duì)比了各參數(shù)對(duì)鍵合強(qiáng)度的影響區(qū)別；討論了金絲球凸點(diǎn)鍵合與倒裝鍵合形變組織及微織構(gòu)的最大差異。

1樣品制備

試驗(yàn)樣品為直徑為1mil（254μm）鍵合金絲，經(jīng)電子火花（EFO）形成金絲球，再經(jīng)過Eagle60XL金絲球鍵合機(jī)形成金絲球凸點(diǎn)，倒裝焊點(diǎn)是在AD81911TS焊接機(jī)上形成的。各種焊點(diǎn)均采用樹脂鑲樣，然后經(jīng)過磨樣、機(jī)械拋光，最后采用離子轟擊的方法達(dá)到EBSD試驗(yàn)樣品要求。利用高分辨場發(fā)射掃描電鏡ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系統(tǒng)進(jìn)行取向成像分析。

2結(jié)果及分析

21超聲功率的影響圖1(a)為不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線?？梢姽β视?2W增大到07W后，因功率增大而導(dǎo)致的鍵合樣品形變量增加~20%，總形變量達(dá)70%。性能也由無功率時(shí)的不能鍵合增加到2400gf（注：這是幾個(gè)樣品的總值），并且未出現(xiàn)下降。圖2為各樣品的取向成像，紅色為〈111〉‖壓縮軸的取向，黃色為〈100〉取向，藍(lán)色為〈110〉取向。前兩種主要是原始取向，后者是壓縮變形的穩(wěn)定取向。組織形貌顯示，原始柱狀晶被完全壓扁。〈110〉區(qū)域明顯增多。圖1(b)為各樣品不同織構(gòu)的定量結(jié)果，可見，因超聲軟化作用提高形變量使〈110〉增加約125%。形變不均勻性還表現(xiàn)在兩側(cè)的形變量明顯小。圖1不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關(guān)系曲線(a)及對(duì)取向的影響(b)

圖2不同功率下樣品的取向成像;紅色:〈111〉,黃色〈100〉；藍(lán)色〈110〉

22載荷的影響圖3(a)為不同載荷下樣品的形變量及性能變化的曲線?？梢姡?fù)荷從800gf增至1600gf時(shí)，形變量只增加7%，增加幅度較小，不如功率的影響大。性能變化不大，有微弱的先增加后減小的趨勢。由于形變量增加就不大，所以還不能說，形變量影響小。與圖1的性能數(shù)據(jù)相比，還未達(dá)到最佳鍵合強(qiáng)度。即使形變量達(dá)到70%，也難以達(dá)到提高超聲作用的效果。圖4給出不同載荷下樣品的取向成像。也明顯看出，載荷變化的范圍小，形變量變化也不大，形變組織比較相似。從定量數(shù)據(jù)看（圖3(b)），〈110〉織構(gòu)含量在下降。這應(yīng)屬于波動(dòng)。組織上的另一特點(diǎn)是，下側(cè)中心部位為原始金凸點(diǎn)的尾部，即自由球下的熱影響細(xì)晶區(qū)。倒裝鍵合時(shí)，該部位所受變形量最大，這也是要鍵合的界面，因此，大量的晶體缺陷會(huì)促進(jìn)擴(kuò)散鍵合。與文獻(xiàn)3數(shù)據(jù)相比，本實(shí)驗(yàn)所用力是很大的。圖3載荷對(duì)形變量、剪切強(qiáng)度(a)及織構(gòu)百分?jǐn)?shù)(b)的影響.