《硬銅凸點高頻超聲倒裝鍵合界面回響與微結構生成機制》是依託中南大學，由李軍輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：硬銅凸點高頻超聲倒裝鍵合界面回響與微結構生成機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李軍輝
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
晶片倒裝已是電子封裝發展的主流，金凸點熱聲倒裝互連的電熱性能比回流倒裝高10倍，且工藝簡單，綠色環保，已顯示其獨特的技術優勢和前景。然而，銅具有更優的電熱性能，比金高1倍，價格比金低5-10倍，銅凸點倒裝互連將成為高性能電子封裝發展的必然。.針對銅凸點倒裝互連發展的技術瓶頸- - 銅的硬度比金大，需施加雙倍載荷，引起晶片損傷、焊點破壞，導致互連失效，本項目以實現銅凸點熱聲倒裝載荷最小化為目標，從納米/原子尺度，探討不同頻率/功率超聲能引發銅凸點倒裝材料的微觀特性(晶體位錯、原子擴散等)及其高效軟化流變行為，研究銅凸點倒裝界面對多形態鍵合能的回響與轉換以及納尺度微結構的生成，建立相關的數理模型，查明銅凸點倒裝界面流變及其生成固溶體、金屬間化合物等微結構的機制與條件，弄清高頻超聲能強化機制和載荷減小的物理本質，並分析銅凸點倒裝過程超聲、力、熱等多能場的耦合匹配，形成新型高性能銅凸點倒裝互連技術。
結題摘要
晶片倒裝已是電子封裝發展的主流，金凸點熱聲倒裝互連的電熱性能比回流倒裝高10倍，且工藝簡單，綠色環保，已顯示其獨特的技術優勢和前景。然而，銅具有更優的電熱性能，比金高1倍，價格比金低5-10倍，銅凸點倒裝互連將成為高性能電子封裝發展的必然。針對銅凸點倒裝互連發展的技術瓶頸——銅的硬度比金大，採用超聲倒裝技術，利用超聲高效軟化效應和激活界面材料位錯的擴散機制，從納米/原子尺度，闡明了研究原子擴散與金屬化合物（IMC）的生長機理和超聲能的傳遞轉化，分析了銅凸點倒裝過程超聲、力、熱等多能場的耦合匹配規律，查明了鍵合強度生成的超聲能閾值條件以及過鍵合行為。發現銅凸點鍵合界面IMC生長困難，是由於Cu、Al原子半徑相差較大且電負性接近，Cu-AlIMC形成所需的激活能較高，提出增加超聲能和熱能的新工藝方式，使界面IMC從離散的IMC納米顆粒擴展至連續的IMC，並且發生IMC的轉變，提高了鍵合強度和可鍵合性。發現增加晶片Al層厚度的方式，降低硬度，可改善銅鍵合過程的動力學條件，也可提高鍵合強度和可鍵合性。進行了倒裝蘸膠過程多參數影響規律研究，提出了最佳化的蘸膠工藝，成功套用於倒裝裝備中。這些研究為銅凸點倒裝鍵合提供機理理論和新工藝新技術。研究成果發表SCI論文20篇，其中包括IEEE Trans. Ind. Electro.(IF=6.383)、IEEE Trans. Ind. Inform.(IF=4.708)、Appl. Phys. Lett.(IF=3.142)、IEEE-ASME Trans. Mech. (IF=3.851)等國際知名期刊，2015年獲得教育部科學技術進步獎一等獎1項。
