复合金属薄膜层对金丝键合性能的影响

作者:杨 曌 ¹ ² ³,罗俊尧 ¹ ²,李保昌¹ ²,李淑华 ¹ ²,沓世我 ¹ ²,付振晓¹ ²,宁洪龙 ³ (1.广东风华高新科技股份有限公司,广东 肇庆 526020;2.新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室, 广东 肇庆 526020;3.华南理工大学材料科学与工程学院,广东 广州 510641)

关键词:键合薄膜;金丝键合;磁控溅射;光通讯

摘要:

采用磁控溅射在 96 氧化铝陶瓷基板上制备了 TiW/Ni/Au 和 Ti/Ni/Au 结构的键合薄膜层,通过 调节溅射时长对金层厚度进行控制,模拟光通讯模块中金丝键合工艺并对薄膜进行了键合性能评估。结 果表明,Ti/Ni/Au 结构具有更加良好的键合效果。键合推拉力的大小随着金层厚度的增加而变化。在≤2滋m厚度范围内,拉力随金层厚度的增加出现波动,保持在 7.5gf±3%(1gf=9.81×10E-3N);推力则随着膜厚的增加先增大后减小,继而保持波动,当厚度为 930nm 时,推力最大,为 78.68gf,厚度大于 1滋m 后,拉力保持在 72.03gf±1.8%。数据统计分析结果显示,推拉力的离散程度均随着金层厚度的增加出现先降低后升高的趋势。金丝键合性能与基体上复合金属薄膜层的结构、厚度均存在密切关系,金层厚度过小不易于金 丝紧密结合,而厚度增加到一定程度后则降低了与现有键合工艺的匹配。由此可见,在小于 2滋m 范围内通过减小金层厚度可以在保证键合质量的同时有效节约成本。

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