电子封装单晶铜键合丝制备工艺及性能研究

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1、硕士学位论文摘要铜丝引线互连技术的应用已经成为微电子封装业的趋势，研究表明，铜键合丝具有比金丝更好的机械性能和电学性能，且价格比金丝便宜。这些优势使铜丝可代替金丝用于一些高引出端、细间距的球焊和楔型焊的半导体器件中。本文对单晶铜键合丝拉丝过程中坯料、设备、模具、润滑、热处理和环境等方面的问题进行了分析和研究，制定了具体的解决方案。针对普通定向凝固设备无法满足制备单晶铜键合丝坯料的需要，采用了真空熔炼氩气保护热性连铸设备制备了高性能的单晶铜键合丝坯料；就单晶铜键合丝热处理过程中较易氧化的特性，设计了铜键合丝的热处理保护装置，实现了单晶铜键合丝热处理过程中的保护，并制定了

2、单晶铜键合丝制备工艺。通过系统测试单晶铜键合丝的力学性能和电学性能，研究了不同热处理温度和热处理时间下单晶铜键合丝的破断力和延伸率的变化规律，并对单晶铜键合丝的键合性能测试进行了测试。研究结果表明；单晶铜键合丝随着退火时间和退火温度的增加，破断力降低，延伸率增加，电阻率呈下降趋势。对于0．025ram的单晶铜键合丝，在退火温度410℃时，退火时间为2．4s时，单晶铜键合丝具有高的延伸率和好的破断力。单晶铜键合丝线径与退火温度、退火时间之间的存在Y=397．93+24．55X-4．22x2、z一2．41+5．76X-1．08X2函数关系(其中x为线径Mil，Y为退火温度

3、℃，Z为退火时间t)。单晶铜丝在保护气氛下可以键合在铝金属化层上，形成良好的键合点和高的机械强度，焊点腐蚀没发现基板损伤，可以满足工业上对于引线键合机械强度的要求；对于大规格(0．042mm)的单晶铜键合丝其性能较为稳定，CPK值为3．25大于2．O以上，具有良好的工业应用价值。关键词：单晶铜；单晶铜键合丝；拉制；破断力；延伸率；键合性能电子封装单晶铜键合丝制备工艺及性能研究AbstractCopper-basedinterconnectisallemergingtrendinmicroelectronicspackaging．Somestudieshaveshown

4、thatcopperwiresmayserveasaviable，cosbeffectiveMtemativetogoldinsomehigh·end，ballandwedgebondingapplications．Thisthesisisinvestigatedthekeyproblems，suchasingot,equipment,mould，lubricate，annealingandenvironmentindrawing，andtobuildthespecificsolvedprograms．Againstthecommoncontinuoussolidif

5、icationequipmentdonotmeetthecriteriaofhi．曲performancesinglecrystalcopperbondingwire，thevaolummeltingandargonprotectingcontinuoustmdirectionalsolidificationequipmentweredesignedandtheingotofhighperformancesinglecrystalcopperbondingwirewereprepared．Againsttheeasingoxidizedpropertiesofsing

6、lecrystal．copperbondingwirewhenheattreatment,theprotectequipmentwasdesigned，andavoidingoxidizedinheat打eatment．Andgetthetechnicsondrawingofsinglecrystalcopperwire．Throughtestingthesinglecrystalcopperbondingwiremechanicalpropertyandelectronicproperty,thechangedtaleofsinglecrystalcopperbon

7、dingwirebreakloadandelongationindifferenttemperatureandtimeswereinvestigated．Andthebondingpropertieswereinvestigatedandtested．Fromthestudy,itisfoundthatthebreakloadandelectricalresistivitybecamelowandelongationbec锄elargewhenthetemperatureandtimesincreased．For0．025ramsinglecryst