導語：微電子封裝金絲倒裝鍵合的微織構研究論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】采用EBSD取向成像技術研究了各工藝參數（功率、載荷、超聲作用時間）對倒裝鍵合組織及微織構的影響，并與對應的剪切性能值進行比較。結果表明，功率的影響最顯著，它可在增大形變量的同時提高鍵合強度；負荷加大形變量，但提高界面結合強度的效果不顯著；超聲持續的時間不明顯提高形變量，但能在一定程度上提高界面強度。超聲是通過軟化金屬，加強界面擴散的方式提高鍵合強度；超聲的存在使取向變化的速度變慢。

【關鍵詞】金倒裝鍵合EBSD微織構

Microtextures,microstructuresandpropertiesofAuflip

Abstract:Theeffectsofdifferentbondingparametersonthedeformation,microstructuresandmicrotexturesofgoldflipchipbondswereanalyzedusingEBSDtechniqueandcomparedwiththesheartestproperties.Resultsindicatedthatthepowerincreasedbothdeformationandinterfacebondability;Loadincreasedmainlydeformationbutlessimprovedbondability.Durationofultrasonicvibrationenhancedbondabilitybutlessaffecteddeformationamount.Theeffectofultrasonicvibrationisthesofteningofmetalsandthestrengtheningofdiffusionthroughgrainboundaries,butitreducedtheorientationchanges.

Keywords:gold；flipchipbonding；EBSD；microtexture

引言微電子封裝中超聲鍵合工藝參數對鍵合強度的影響已有大量研究［1-3］，一般認為影響其鍵合強度的主要因素是超聲功率、鍵合壓力和鍵合時間。由于這些參數主要通過改變金絲球與芯片焊盤間界面上的摩擦行為而起作用，必然會引起焊點組織及織構的變化，這些變化到目前尚不清楚。此外，金絲球鍵合與倒裝鍵合形變方式與形變量都有很大差異，其形變組織與微織構就會不同，它們也會影響焊點強度、剛度、電阻率和組織穩定性。織構的不同會影響彈性模量及拉拔時的界面強度、晶體缺陷的多少一方面產生加工硬化，提高強度，另一方面影響電阻；含大量晶體缺陷的組織是熱力學不穩定的，可加速原子的擴散，也會造成后續時效時軟化速度的不同。倒裝鍵合的受力狀態和應變速率都與常規的低應變速率下的單向均勻壓縮不同，鍵合過程中會有一系列的微織構變化。本文分析了功率、負荷、時間對形變組織和取向變化的影響；另外通過剪切力試驗，對比了各參數對鍵合強度的影響區別；討論了金絲球凸點鍵合與倒裝鍵合形變組織及微織構的最大差異。

1樣品制備

試驗樣品為直徑為1mil（254μm）鍵合金絲，經電子火花（EFO）形成金絲球，再經過Eagle60XL金絲球鍵合機形成金絲球凸點，倒裝焊點是在AD81911TS焊接機上形成的。各種焊點均采用樹脂鑲樣，然后經過磨樣、機械拋光，最后采用離子轟擊的方法達到EBSD試驗樣品要求。利用高分辨場發射掃描電鏡ZeissSuppra1530及HKLChannel5EBSD系統進行取向成像分析。

2結果及分析

21超聲功率的影響圖1(a)為不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關系曲線。可見功率由02W增大到07W后，因功率增大而導致的鍵合樣品形變量增加~20%，總形變量達70%。性能也由無功率時的不能鍵合增加到2400gf（注：這是幾個樣品的總值），并且未出現下降。圖2為各樣品的取向成像，紅色為〈111〉‖壓縮軸的取向，黃色為〈100〉取向，藍色為〈110〉取向。前兩種主要是原始取向，后者是壓縮變形的穩定取向。組織形貌顯示，原始柱狀晶被完全壓扁。〈110〉區域明顯增多。圖1(b)為各樣品不同織構的定量結果，可見，因超聲軟化作用提高形變量使〈110〉增加約125%。形變不均勻性還表現在兩側的形變量明顯小。圖1不同超聲功率下樣品的形變量和性能的關系曲線(a)及對取向的影響(b)

圖2不同功率下樣品的取向成像;紅色:〈111〉,黃色〈100〉；藍色〈110〉

22載荷的影響圖3(a)為不同載荷下樣品的形變量及性能變化的曲線。可見，負荷從800gf增至1600gf時，形變量只增加7%，增加幅度較小，不如功率的影響大。性能變化不大，有微弱的先增加后減小的趨勢。由于形變量增加就不大，所以還不能說，形變量影響小。與圖1的性能數據相比，還未達到最佳鍵合強度。即使形變量達到70%，也難以達到提高超聲作用的效果。圖4給出不同載荷下樣品的取向成像。也明顯看出，載荷變化的范圍小，形變量變化也不大，形變組織比較相似。從定量數據看（圖3(b)），〈110〉織構含量在下降。這應屬于波動。組織上的另一特點是，下側中心部位為原始金凸點的尾部，即自由球下的熱影響細晶區。倒裝鍵合時，該部位所受變形量最大，這也是要鍵合的界面，因此，大量的晶體缺陷會促進擴散鍵合。與文獻3數據相比，本實驗所用力是很大的。圖3載荷對形變量、剪切強度(a)及織構百分數(b)的影響.