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基于共晶的MEMS芯片键合技术及其应用

半导体光电 2004年第6期25卷 484-488页

作者：陈明祥易新建刘胜甘志银陈四海华中科技大学光电子工程系微系统研究中心湖北武汉430074 华中科技大学微系统研究中心湖北武汉430074

叙述了MEMS封装中共晶键合的基本原理和方法 ,分析了Au Si、Au Sn、In Sn等共晶键合技术的具体工艺和发展。

关键词：芯片键合共晶键合 MEMS

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芯片键合材料对功率型LED热阻的影响

半导体光电 2003年第6期24卷 422-424页

作者：李炳乾布良基范广涵佛山市国星光电科技有限公司广东佛山528000 华南师范大学光电子学院广东广州510631

　分析了功率型LED热阻系统的构成,对采用银浆和环氧胶作为芯片键合材料的功率型LED热阻进行了对比研究。研究结果表明:采用银浆作为芯片键合材料可以显著改善功率型LED的热阻系统,同采用环氧胶作为芯片键合材料的功率型LED相比,其热阻... 详细信息

　分析了功率型LED热阻系统的构成,对采用银浆和环氧胶作为芯片键合材料的功率型LED热阻进行了对比研究。研究结果表明:采用银浆作为芯片键合材料可以显著改善功率型LED的热阻系统,同采用环氧胶作为芯片键合材料的功率型LED相比,其热阻下降了约100℃/W。

关键词：功率型LED 热阻芯片键合银浆环氧胶

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压力传感器芯片键合用低温玻璃焊料的研制

电子器件 2000年第1期23卷 36-42页

作者：孙以材沈今楷姬荣琴常志红河北工业大学天津300130

研制开发了一种用于压力传感器芯片与 1 0 1玻璃基座相封接的三元系结晶性低温玻璃焊料 ,其基本成份为 Pb O:Zn O:B2 O3 =58:1 8:2 4 (% wt)。已用 DSC分析该玻璃焊料 ,显示在 51 0℃出现主晶相的熔化吸热峰 ,其开始熔化温度为 445℃。... 详细信息

研制开发了一种用于压力传感器芯片与 1 0 1玻璃基座相封接的三元系结晶性低温玻璃焊料 ,其基本成份为 Pb O:Zn O:B2 O3 =58:1 8:2 4 (% wt)。已用 DSC分析该玻璃焊料 ,显示在 51 0℃出现主晶相的熔化吸热峰 ,其开始熔化温度为 445℃。在硅芯片背面制备一过渡层 ,然后用此低温玻璃焊料将压力传感器芯片与玻璃基座封接在一起。封接温度为 530℃ ,低于铝硅合金相的低共熔温度 577℃。用这一封接技术制备的压力传感器有良好的技术性能 ,热漂移小且能耐沸水、耐油 ,耐 1 50℃热冲击。封接强度达 7MPa。

关键词：低温玻璃焊料压力传感器芯片键合

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芯片键合胶及键合过程的优化研究

芯片键合胶及键合过程的优化研究

作者：堵美军苏州大学

学位级别：硕士

半导体芯片制造与封装领域是影响国家经济发展的重点领域。芯片键合是把半导体芯片固定到基材上或者封装体上的过程。这个过程中要用到芯片键合胶。芯片键合胶既能固定芯片,也能在芯片和基材之间发挥热传导和（或）电传导的作用。键合... 详细信息

半导体芯片制造与封装领域是影响国家经济发展的重点领域。芯片键合是把半导体芯片固定到基材上或者封装体上的过程。这个过程中要用到芯片键合胶。芯片键合胶既能固定芯片,也能在芯片和基材之间发挥热传导和（或）电传导的作用。键合胶及其键合过程的优劣会影响半导体在终端应用中的性能表现。因此,优化键合胶及键合过程显得非常重要。为了提高键合的强度、键合的稳定性和键合的可靠性,本文从三个方面研究了键合胶及键合过程的优化:第一,芯片键合胶材料配方体系的优化。为了提高键合强度,导入新的胶黏促进剂,设计了新型的键合胶配方体系。并运用实验设计和响应曲面法,优化了新型键合胶体系在键合过程及固化过程中的参数,包括点胶量、点胶高度、点胶时间、固化温度、固化时间等。最终使键合强度过程能力指数从0.56提升到2.80。第二,芯片键合点胶过程及点胶工装的优化。为了提高点胶键合稳定性,分析了点胶的微观过程,发现了点胶缺失的新的失效机理;并且,通过点胶头表面状态的优化提高了键合胶在点胶头内部的浸润性,通过键合胶粘度水平的调整提高了键合胶的浸润速率。最终使点胶缺失不良率从6.7%降到0.1%。第三,芯片键合界面的优化。包括晶圆蚀刻过程（半导体前道）和芯片封装过程（半导体后道）的联合优化。为了提高键合的可靠性,需要减少键合后界面脱离的不良率。通过前道晶圆蚀刻工艺和植球工艺的改善,减少了键合界面的粒子污染;通过后道晶圆切割清洗参数的改良,提高了键合界面的清洁度;通过封装助焊剂清洗参数的优化,最终使界面脱离的不良率从13.2%降到0%。

关键词：芯片键合键合胶键合过程优化失效机理

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钎料热界面材料LED芯片键合新方法研究

钎料热界面材料LED芯片键合新方法研究

作者：宗飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

LED照明由于具有效率高、能耗低、寿命长、环保等诸多优点而被视为下一代照明技术。随着对LED照明要求的不断提高,LED器件的功率不断增大,传统的LED封装结构和热界面材料不能很好地解决越来越严重的散热问题。同时LED阵列照明的发展使... 详细信息

LED照明由于具有效率高、能耗低、寿命长、环保等诸多优点而被视为下一代照明技术。随着对LED照明要求的不断提高,LED器件的功率不断增大,传统的LED封装结构和热界面材料不能很好地解决越来越严重的散热问题。同时LED阵列照明的发展使得散热基板和热沉的尺寸不断增大,而传统的热风再流焊键合技术由于加热时间长、能耗大和会产生较大残余应力等原因不再适于实际工业生产的要求。为解决LED器件的散热问题,选用热导率较高的钎料(Sn-3.0Ag-0.5Cu)合金作为热界面材料,并设计了两种采用激光局部加热直接将LED芯片键合到热沉上的方法,分别为激光正面加热钎料层(以下简称LF)方法和激光背面加热Cu热沉(以下简称LB)方法。数值计算表明两者所需要的功率与贴片时间、预热温度、加热时间、Cu热沉尺寸以及对激光的吸收率有关。相比于热风再流焊(以下简称HR),所设计的激光局部加热方法具有键合时间短、能耗低等优点。剪切载荷试验测得键合试样的断裂载荷都在2500gf附近,满足芯片键合的要求。但钎料层很脆,断裂过程中钎料层未发生或发生了较少的塑性变形。LF键合界面存在未润湿区域,随着加热时间的延长,其致密性提高;LB和HR键合界面都存在气孔,致密性较差;随着加热时间的延长,施加钎剂的LB试样的致密性稍有提高,而未施加钎剂的则变差。LF方法得到的试样的热阻比LB和HR的小;随着加热时间的延长,LF的热阻变化不大,施加钎剂的LB试样的热阻稍有降低,而未施加钎剂的LB的热阻则增加。LF方法得到的键合试样LED芯片/钎料层界面的金属间化合物为(Au,Cu)Sn4,Cu热沉/钎料层界面处则为(Ni,Cu,Au)3Sn4;LB和HR方法得到的分别为(Cu,Ni,Au)6Sn5和(Ni,Cu,Au)3Sn4。老化过程中,LB键合试样界面IMC层厚度增加并逐渐平坦。LED芯片/钎料层界面(Cu,Ni,Au)6Sn5层中Ni含量减少, Cu含量增多;Cu热沉/钎料层界面(Ni,Cu,Au)3Sn4向(Cu,Ni,Au)6Sn5转化。界面IMC层厚度与老化时间不符合抛物线关系。键合界面的剪切载荷先明显下降,老化4天后,下降减缓。

关键词： LED封装芯片键合激光加热致密性热阻老化

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基于超声的锡基钎料芯片键合界面反应机制

基于超声的锡基钎料芯片键合界面反应机制

作者：乔云飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的迅猛发展,半导体器件朝着小型化、高功率、高集成度的方向发展。功率器件也应运而生,在功率转换、电流控制以及汽车电子等消费电子领域得到了广泛应用,同时也意味着电子器件需要承受较高的电流密度、更高的热量散发,因此... 详细信息

随着科学技术的迅猛发展,半导体器件朝着小型化、高功率、高集成度的方向发展。功率器件也应运而生,在功率转换、电流控制以及汽车电子等消费电子领域得到了广泛应用,同时也意味着电子器件需要承受较高的电流密度、更高的热量散发,因此急需可以在恶劣环境稳定工作的封装材料。传统用于高温封装材料主要为高铅钎料和金基钎料,但由于无铅化禁令的宣布以及较高成本,限制了其在封装领域的使用。在低温下快速形成高熔点完全金属间化合物连接接头是一种低成本的键合方法。超声波在液态钎料中传播时会引起超声空化和超声声流作用,超声空化效应和声流效应的作用会促进基体原子向液态钎料的扩散,能够缩短形成完全金属间化合物接头的时间。本课题提出了一种将超声波直接作用于Cu基板,而芯片不施加压力的焊接结构。实现了在工艺参数为250℃、超声功率为500 W、焊接时间为10 s的情况下获得了热阻为0.252 mm·K·W,接头剪切强度为69 MPa的高性能连接接头。经过热循环试验和高温储存试验后连接接头剪切强度分别为46.6 MPa和58.9 MPa。同时该完全金属间化合物接头经过275℃、24 h的热储存试验后,剪切强度依然很高为39.1 MPa。超声波辅助焊接过程中由于超声波空化效应和声流效应对上下界面的作用,在焊缝中形成了大量弥散的金属间化合物,并且这些小尺寸的金属间化合物具有弥散强化的作用,使得获得连接接头剪切强度明显升高。同时长时间高功率的超声作用会促使界面金属间化合物厚度增加,并且提供能量使得不同的金属间化合物晶粒发生相互吞并长大,在完全金属间化合物接头中形成了贯穿上下界面的金属间化合物晶粒。此外,由于高温储存试验导致芯片金属化层参与相变产生孔洞缺陷,基于该问题本课题提出了镀Ni芯片与Ni基板连接的焊接结构。为了缩短形成高熔点完全金属间化合物接头的时间,本研究设计了金属粉混合制备合金钎料的芯片键合方法。通过配备不同质量分数的Sn粉和Ni粉合金粉末与钎剂混合成钎料膏,然后用于Ni-Ni的连接。实现了在工艺参数为250℃、压力为1 MPa、钎料组分为Sn70Ni30、焊接时间为10 min的情况下得到一个为镍锡金属间化合物和Ni组成的高熔点接头,服役温度可达580℃。

关键词：芯片键合功率器件超声辅助钎焊金属间化合物连接接头

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芯片键合制程中点胶浸润性问题的分析和改善

中国集成电路 2017年第1期26卷 66-70,88页

作者：堵美军英飞凌(无锡)科技有限公司江苏无锡214028

芯片键合在半导体封装流程中是关键的一步。本文深入探讨了芯片键合时胶点缺失的特殊形成机理,并研究了键合胶的黏度的和胶点缺失不良率之间的关系,比较了不同材质点胶头对键合胶浸润性的影响,通过键合胶流变性的优化,点胶头材质的变更... 详细信息

芯片键合在半导体封装流程中是关键的一步。本文深入探讨了芯片键合时胶点缺失的特殊形成机理,并研究了键合胶的黏度的和胶点缺失不良率之间的关系,比较了不同材质点胶头对键合胶浸润性的影响,通过键合胶流变性的优化,点胶头材质的变更和表面状况的提高,改善了键合胶的浸润速率,提高了点胶头的表面能,彻底解决了胶点缺失的问题。

关键词：芯片键合表面能黏度浸润性

高芯片键合质量与高生产率的新型银浆体系的研究

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中国集成电路 2021年第1期30卷 63-69页

作者：堵美军梁国正苏州大学材料与化学化工学部

高键合强度与高生产率的银浆体系是芯片实现小型化、轻薄化的基础,本文研发了一种高芯片键合强度的新型银浆体系(银浆B),通过五元素三水平(53)正交实验,探讨了银浆量、点胶高度、芯片键合力、银浆固化时间、固化温度等五因素对芯片键合... 详细信息

高键合强度与高生产率的银浆体系是芯片实现小型化、轻薄化的基础,本文研发了一种高芯片键合强度的新型银浆体系(银浆B),通过五元素三水平(53)正交实验,探讨了银浆量、点胶高度、芯片键合力、银浆固化时间、固化温度等五因素对芯片键合强度及结构的影响;以及基于实验设计(DOE)和响应曲面分析(RSM)等统计方法,分析了芯片键合的过程,优化了芯片键合过程的固化时间、固化温度和银浆量等参数。采用银浆B体系以及优化的制程参数,使得芯片键合强度制程能力指数(Cpk)从0.56提高到2.8。

关键词：芯片键合粘合促进剂固化度芯片键合强度制程能力指数

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表面组装与芯片键合混合工艺浅探

电子器件 1995年第4期18卷 261-264页

作者：戴建国孟江生陈健人茅洁李红东南大学国家ASIC系统工程技术研究中心

我们在高新技术产品试制过程中，对表面组装（ＳＭＴ）与芯片键合（Ｂｏｎｄｉｎｇ）的混合工艺作了一些探索——本文重点就有关工艺流程安排，以及在裸芯片组装中的所遇到的一些具体问题，简单地作一讨论。

关键词：表面组装芯片键合工艺