脈沖電鍍法制備Au-Sn凸點的研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點，近年來得到突飛猛進的發(fā)展。隨著大功率高亮度LED芯片的制備成功，LED在照明領(lǐng)域的應用已經(jīng)成為可能。未來LED將逐步取代熒光燈、白熾燈，成為下一代照明光源。從實際應用的角度來看，大功率LED必將取代傳統(tǒng)的小功率LED成為主流半導體照明器件。 為了解決大功率LED的散熱問題，提高出光效率，倒裝芯片技術(shù)成為國際上主流封裝技術(shù)之一，倒裝芯片技術(shù)中的關(guān)鍵是芯片凸點制備。本文選取Au-20

2、wt.％Sn共晶無鉛焊料作為凸點材料，并采用分步電鍍Au和Sn薄膜的方法來制備Au-20wt.％Sn共晶焊料。論文中優(yōu)化了脈沖鍍Au、Sn的工藝參數(shù)，得到優(yōu)良的鍍Au層和鍍Sn層。在硅片上分步沉積Au和Sn薄膜，分別研究了時效和回流焊過程中的Au/Sn薄膜固/固界面反應和共晶反應的特征。 主要研究結(jié)果如下： (1)直流電鍍所得鍍Au層孔隙率大，鍍層疏松。通過優(yōu)化脈沖電鍍工藝參數(shù)，得到了晶粒細密、平整性良好的鍍Au層。導通

3、時間3ms，斷開時間3ms，平均電流密度在4～10mA/cm2內(nèi)變化時，鍍層晶粒尺寸先減小后增大。在最佳電鍍工藝條件下，鍍Au層厚度與電鍍時間之間存在良好的線性關(guān)系。 (2)與脈沖鍍相比，采用周期換向脈沖鍍有助于提高鍍Sn層性能，得到平整、均勻的鍍Sn層。在最佳電鍍工藝參數(shù)下，鍍Sn層平均厚度與施鍍時間之間存在良好的線性關(guān)系。 (3)Au/Sn(10μm/10μm)薄膜在室溫下放置一周后，形成5μm左右的反應層，從Au一

4、側(cè)起組成物依次為AuSn、AuSn2和AuSn4，AuSn4首先在Au/Sn界面上生成，隨后AuSn和AuSn2在Au/AuSn4界面上生成。150℃下時效同樣得到AuSn/AuSn2/AuSn4三相層狀組織，由于Au的擴散速率比Sn快，15小時后Sn消耗完畢，AuSn4將逐漸轉(zhuǎn)化為AuSn和AuSn2。Au/Sn(9μm/6μm)薄膜在280℃下回流10秒后，得到Au5Sn/AuSn/AuSn2筍狀組織；延長回流時間至60秒后得到典型