Ag-Au-Pd合金鍵合線的電遷移性能研究.pdf

1、隨著集成電路的發(fā)展，目前工業(yè)中大部分封裝采用的是引線鍵合技術(shù)。目前半導(dǎo)體封裝行業(yè)采用金線作為主要的引線鍵合線，然而為了降低成本，銀合金線開始進(jìn)入人們的視野，并且開始適用于工業(yè)中。研究表明銀合金線在引線鍵合后性能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，然而在可靠性方面，銀合金還存在風(fēng)險(xiǎn)：銀在高電流和高溫下都會(huì)產(chǎn)生遷移現(xiàn)象。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在250℃和電流密度5.04mA/μm2條件下比較銀合金線和金線的抗電遷移性能，24h后金線表面無(wú)變化，而銀合

2、金線在4h后表面就發(fā)生很大變化，說(shuō)明銀合金線抗電遷移性能不如金線。⑵通過(guò)KI-TOOL軟件測(cè)量金屬引線兩端電阻的變化，研究發(fā)現(xiàn)金線兩端電阻沒(méi)有明顯的變化，然而銀合金線在電遷移過(guò)程中電阻變化明顯，前期變化平緩，在某一點(diǎn)發(fā)生熔斷從而斷路，電阻趨近無(wú)窮大。⑶采用控制變量的方法來(lái)確定溫度因素和電流密度對(duì)金屬線的電遷移的影響，溫度范圍是240~280℃而電流密度范圍是4.48~5.6 mA/μm2，結(jié)果表明金屬線的電遷移現(xiàn)象會(huì)隨著環(huán)境溫度的增加和

3、電流密度的提高而加速發(fā)生，并且會(huì)極大降低金屬線的電遷移壽命。⑷通過(guò)改變電場(chǎng)方向可以改變金屬原子的電遷移方向，并且對(duì)于銀合金線來(lái)說(shuō)，銀離子在高溫高電流密度下從正極遷移到負(fù)極。⑸在對(duì)銀合金線表面形貌進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)線表面出現(xiàn)了黑點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)確定為黑色的氧化銀。通過(guò)對(duì)銀合金線表面進(jìn)行線掃描確定了銀含量的變化曲線，結(jié)果表明銀合金線表面的銀離子從正極遷移到負(fù)極即表面擴(kuò)散。⑹采用兩種方法對(duì)線內(nèi)部進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)線“頸”區(qū)域發(fā)現(xiàn)了孔洞，同時(shí)晶粒大小也