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国外用铜纳米粒子实现倒装芯片接合低温化
发布时间:2021-11-26 00:19
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本文摘要:在半导体PCB技术国际学会2015ElectronicComponentsandTechnologyConference(ECTC)上,IBM苏黎世研究所公开发表了用铜纳米粒子使铜柱的倒装芯片黏合构建了低温化目标的成果。 虽尚能在可行性评测阶段,但享有可在150℃的低温下黏合的潜在有可能,有能恶化装配时芯片与PCB间形变的优点。 并且,由于用于铜纳米粒子来黏合铜柱,因此接合部最后不会仅有由铜包含的块。

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在半导体PCB技术国际学会2015ElectronicComponentsandTechnologyConference(ECTC)上,IBM苏黎世研究所公开发表了用铜纳米粒子使铜柱的倒装芯片黏合构建了低温化目标的成果。  虽尚能在可行性评测阶段,但享有可在150℃的低温下黏合的潜在有可能,有能恶化装配时芯片与PCB间形变的优点。

并且,由于用于铜纳米粒子来黏合铜柱,因此接合部最后不会仅有由铜包含的块。另外,对电流造成金属离子移动的电迁入还有较好耐受力,称之为需要构建可通过大电流的黏合。  在实际评测的键合条件下,向接合部供给铜纳米粒子后,以250℃烤制,将铜纳米粒子火烧结为体块。此前人们告诉的黏合铜表面的方法是热压键合,但其量产的门槛较高。

不存在如对接合部的平缓性的拒绝精度较高、拒绝接合面洗手以及要在400℃高温下高压黏合等课题。此次的技术若能实用化,之后可精彩构建仅有由铜包含的体块黏合,具备相当大的优点。

  公开发表黏合方法和黏合后的强度评测结果  此次公布的成果,仍未转入电迁入评测阶段,只报告了黏合方法和黏合后的强度评测结果。该研究所回应,尝试了两种向铜柱与焊盘间供给铜纳米粒子的方法。  第一种是在不具备铜柱的倒装芯片对准配有到PCB基板的状态下,将所含铜纳米粒子的溶解墨水(按重量计算出来为15~25%)充入填满到芯片与PCB基板之间。

之后令其溶剂冷却,使墨水浓度变浓,墨水不会大自然向铜柱与焊盘的界面以及铜柱的根部集中于,使有机粘合剂和铜纳米粒子两县。最后,铜纳米粒子不会挤满在铜柱和基板的接合部以及铜柱的根部(图1)。  图1  第二种方法是用于提升了铜纳米粒子浓度的墨水(按重量计算出来为45~55%),将墨水转印到铜柱前端。向转动的架上上供给所含铜纳米粒子的墨水,用刮板维持一定厚度,使铜柱2/3以下的高度风干在墨水中来蚀刻。

之后再行配有到PCB基板上的焊盘上(图2)。  图2  这两种方法皆是在配有到基板上之后放进烘箱,在蚁酸还原成气体环境下以250℃烤制1小时,来工件铜纳米粒子。

  电阻及机械强度与焊锡黏合非常  对黏合评测的结果表明,第一种方法,铜纳米粒子在整个表面两县,造成了铜柱间短路。背离了只在铜柱与焊盘的界面以及铜柱根部等适合部位两县的估算。作为对策,可通过构成亲水性及拨给水性区域令其其不作选择性两县。

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  第二种方法是通过调整所含铜纳米粒子的墨水的浓度,将适度的铜纳米粒子蚀刻到铜柱上。墨水粘度不会影响蚀刻量,而墨水中所含的铜纳米粒子则不会影响向接合部的铜供给量。  对蚀刻评测的结果表明,将墨水在架上上摆放3小时,并使铜纳米粒子的浓度提升至按重量计算出来为75%的水平后,表明出有了较好的蚀刻特性。这种方法的适用范围为焊盘尺寸/间距=75/150m。

工件后的铜为多孔质,粒径比权利状态下工件小两个数量级。并且,在数个样品中,铜柱与焊盘间的界面有了裂纹(图3)。演说认为,铜柱及基板焊盘表面镀上的铜有可能是影响裂纹产生的因素。  图3  研究指出,工件后的铜柱黏合的电阻及机械强度,与焊锡黏合为同等水平,性能上没问题。

另外,在电迁入方面,由于是只有铜的黏合,因此预计涉及情况较好,但仍未做到涉及评测。如果这一点以求证实,那就意味著需要通过大电流。作为倒装芯片用黏合方法,该技术将不会有更加普遍的可能性。


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