镀钯铜线的制备工艺及性能研究

摘要

作为金线的替换方案，对单晶铜键合线的研究已经持续多年。尽管单晶铜键合线具有良好的力学性能、电学性能、热学性能、好的金属间化合物稳定性、价格低廉、IMC增长缓慢等诸多方面的优点，但是在实际的应用中还存在一些缺陷，例如，单晶铜键合丝容易氧化、存储时间短、高温高湿条件下可靠性差等。为了防止铜线氧化，进一步提高键合性能，本文提出了在铜线表面浸镀一层熔点高、抗氧化性能优良的镀层材料。本文采用溶液浸镀纳米镀层技术在铜线表面浸镀一层惰性金属元素钯。
　　 本文概述了单晶铜键合线在微电子封装中的局限性以及镀钯铜线在微电子封装中的优越性，研究了浸镀钯铜线的制作工艺，以及烘干温度、浸镀速度对其性能以及表面质量的影响，分析了高纯钯在单晶铜线上的粘附机理和退火温度对钯镀层颜色的影响，测试了浸镀钯铜线和电镀钯铜线的力学性能和电学性能，用扫描电镜观察了其表面形貌并进行了对比，并且对浸钯铜线的可靠性、成球性和键合性进行了研究。此外，本文对浸镀溶液进行了研究并对溶液中各组成成分进行了系统的分析，最终获得了最佳的成分配比。
　　 研究结果表明:浸镀钯铜线具有高的延伸率和破断力、抗氧化性能、储存性能、可靠性、成球性和键合性能。相对于电镀钯铜线，浸镀钯铜线具有好的表面质量、致密的镀层、高的延伸率和破断力、低的电阻率和高的电信号传输性能。浸镀钯铜线还可以改进粘结窗口、硬度与裸铜相当、整体制造工艺比电镀方法更简单、可量身定做涂料的形态等优点。浸镀钯技术的这些优点，使其逐渐受到封装界的关注。此外，采用自主研发的浸镀溶液和溶液浸镀纳米镀层技术，在制备样品和对镀钯的机理分析研究方面也取得了很好的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 键合铜线的特性及其局限性

1．3 镀钯铜线的特性及其发展现状

1．3．1 镀钯铜线的特性

1．3．2 镀钯铜线的发展现状

1．4 电镀钯技术和化学镀钯技术的发展

1．4．1 电镀钯技术

1．4．2 化学镀钯技术

1．5 纳米镀层技术的发展

1．5．1 表面气相沉积法

1．5．2 表面自身纳米化法及表面纳米涂覆法

1．5．3 溶液浸镀纳米镀层技术

1．6 本课题研究的内容及目的

第2章 镀钯铜线的制备工艺研究

2．1 引言

2．2 复绕设备的改进

2．3 镀钯铜线的制备工艺

2．3．1 镀钯铜线坯料的制备

2．3．2 镀钯铜线的浸镀工艺

2．4 镀钯铜线镀层厚度的控制

2．5 镀钯铜线的热处理

2．6 本章小结

第3章 镀钯铜线的性能测试及研究

3．1 引言

3．2 镀钯铜线的表面分析

3．2．1 溶液浸镀钯铜线表面形貌分析

3．2．2 浸镀钯铜线表面形貌和电镀钯铜线表面形貌分析

3．2．3 浸镀钯铜线和电镀钯铜线镀层表面的均匀性分析

3．3 镀钯铜线的力学性能分析

3．4 镀钯铜线的电学性能分析

3．5 镀钯铜线的界面结合机理和镀层性能研究

3．5．1 镀钯铜线的界面结合机理研究

3．5．2 镀钯铜线的镀层界面结合强度测试

3．5．3 镀钯铜线镀层的浸渍试验

3．5．4 镀钯铜线镀层的耐候试验

3．5．5 镀钯铜线的镀层的卤族元素检测

3．6 本章小结

第4章 镀钯铜线的键合性能及应用研究

4．1 引言

4．2 浸镀钯铜线的可靠性分析

4．3 浸镀钯铜线的成球性分析

4．4 浸镀钯铜线的键合性能分析

4．5 本章小结

第5章 镀钯机理分析及纳米浸镀技术研究

5．1 引言

5．2 金属纳米颗粒在液体中的分散行为分析

5．2．1 镍纳米颗粒在溶液中润湿性能分析

5．2．2 镍纳米颗粒在溶液中的稳定性分析

5．3 镍纳米颗粒的熔点及烧结温度的研究

5．3．1 镍纳米颗粒熔点温度的研究

5．3．2 镍纳米颗粒烧结点温度的研究

5．4 浸镀溶液中各组成成分的选择

5．4．1 乳化剂的选择

5．4．2 缓蚀剂的选择

5．4．3 成膜剂的选择

5．4．4 抗氧化剂的选择

5．4．5 调节剂的选择

5．4．6 溶剂的选择

5．5 浸镀溶液的配制

5．5．1 浸镀溶液的配制

5．5．2 浸镀试样的制备

5．5．3 界面扩散区域检测

5．5．4 镀层结合强度测试

5．6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表的论文