湿热环境下微电子互连acf的导电及腐蚀行为

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1、湿热环境下微电子互连ＡＣＦ的导电及腐蚀行为华丽１ａ，１ｂ，２，郭兴蓬１ａ，杨家宽１ｂ，刘凤鸣１ａ（１．华中科技大学ａ．化学与化工学院；ｂ．环境科学与工程学院，湖北武汉４３００７４；２．湖北第二师范学院化学与生命科学学院，湖北武汉４３０２０５）摘要：各向异性导电胶膜（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｄｈｅｓｉｖｅｆｉｌｍ，ＡＣＦ）替代锡铅（Ｓｎ／Ｐｂ）钎料已应用于微电子封装中。以聚苯乙烯微球（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，ＰＳｔ）（３～５μｍ）为导电核心体，其表面化学镀一层Ｎｉ粒子（１～２μｍ）形成的复合微球填充在树脂中形成的各向异性导电

2、胶膜作为研究对象，采用交流阻抗和动电位扫描等方法，探讨了湿热环境下ＡＣＦ胶膜导电及耐蚀性能。实验表明，高温（８０℃）和高湿（ＲＨ８５％）中老化４ｈ后，各向异性导电胶膜的接触电阻有较显著的增加，所致原因是湿热环境下起导电作用的Ｎｉ粒子氧化阻止了电流穿越，且温度的影响大于湿度的影响，两者协同作用加速各向异性导电胶膜（ＡＣＦ）互连失效。对比实验表明，ＡＣＦ耐腐蚀性能明显高于锡铅钎料，原因是基体胶对导电粒子的保护作用，阻碍了腐蚀介质向内部扩散。关键词：微电子封装；各向异性导电胶；腐蚀行为；电阻变化；动电位极化；交流阻抗中图分类号：Ｏ６４６．６文献标志

3、码：ＡＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｓａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＡＣＦｕｎｄｅｒｔｈｅｒｍａｌｈｕｍｉｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＨＵＡＬｉ１ａ，１ｂ，２，ＧＵＯＸｉｎｇ－ｐｅｎｇ１ａ，ＹＡＮＧＪｉａ－ｋｕａｎ１ｂ，ＬＩＵＦｅｎｇ－ｍｉｎｇ１ａ（１ａ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；１ｂ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨＵＳＴ，Ｗｕｈａ

4、ｎ，Ｈｕｂｅｉ４３００７４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ４３０２０５，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｄｈｅｓｉｖｅｆｉｌｍ（ＡＣＦ）ｉｓｃｈｏｓｅｎｔｏｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＳｎ／Ｐｂｓｏｌｄｅｒａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐａｃｋａｇｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ＡＣＦｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｍｉｃｒ

5、ｏｓｐｈｅｒｅｓ（ＰＳｔ）（３～５μｍ）ｐｌａｔｅｄｗｉｔｈａｔｈｉｎＮｉｐａｒｔｉｃｌｅｓ（１～２μｍ）ｏｕｔｓｉｄｅａｎｄａｓｐｅｃｉａｌｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ．ＢｏｔｈｏｆｔｈｅｍａｒｅｍｉｘｅｄｔｏｂｅＡＣＦ．ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｓａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＡＣＦａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｐｏｔｅｎｔｉｏｄｙｎａｍｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｈｉｇｈｌｙｔｈｅｒｍａｌｈｕ

6、ｍｉｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒａｇｉｎｇ４ｈｉｎ８０℃ａｎｄ８５％ＲＨｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｃｏｎｔａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＡＣＦｉｎｃｒｅａｓｅｓｇｒｅａｔｌｙ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｉｓｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＮｉｐｒｅｖｅｎｔｓｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｆｒｏｍｇｏｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｃｏｒｒｏｓｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＡＣＦｅｘｃｅｅｄｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｕｍｉｄｉｔｙ，

7、ａｎｄｂｏｔｈｏｆｔｈｅｍａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆＡＣＦｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｏｆＡＣＦａｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＳｎ－３７Ｐｂｓｏｌｄｅｒｉｎｔｈｅｓａｍｅｃａｓｅ．ＴｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｒｅａｓｏｎｉｓｔｈａｔＮｉｉｓ收稿日期：２０１０－０４－１５基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０６７１０４０，５０８７１０４４）；湖北省教育厅重点资助项目（Ｄ２００９３１０３）；湖北省教育厅高校产学研合作重点资助项

8、目（Ｃ２０１００７１）作者简介：华丽（１９７４－），女，华中科技大学博士，主要从事电化学腐蚀和微电子封装中可靠性问题研究。郭兴蓬（联系人），男，华中科技大学教授，博