發(fā)布時(shí)間：2017-06-20 00:10

  本文關(guān)鍵詞：鍵合銅絲的穩(wěn)定性改進(jìn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：銅以優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、易拋光性、延展性而廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。裸銅線的電阻(135Ω/m)比金線的電阻(180Ω/m)低22%,而裸銅線的導(dǎo)熱率(392W/m.k)比金線的導(dǎo)熱率(310W/m.k)高出近25%,并且由于金線價(jià)格較高,很多封裝公司正加大對銅線制程的投入。但是銅線在空氣中長時(shí)間暴露很容易氧化,容易降低半導(dǎo)體封裝的質(zhì)量。為了提高銅絲鍵合質(zhì)量,即防止銅絲氧化,本文通過以下兩種表面處理技術(shù)對鍵合銅絲的穩(wěn)定性進(jìn)行改進(jìn)研究。(1)通過化學(xué)鍍的方法在銅表面鍍上一層抗氧化性較好的鈀鍍層來提高銅絲的鍵合質(zhì)量,重點(diǎn)研究鍍液配方及操作條件對化學(xué)鍍鈀質(zhì)量的影響。通過對穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、施鍍溫度和時(shí)間的研究,發(fā)現(xiàn)不同濃度的穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑以及施鍍溫度與時(shí)間對鍍液的穩(wěn)定性、鍍速、鍍層的外觀、孔隙率有明顯影響。通過參數(shù)優(yōu)化,得到適合銅片化學(xué)鍍鈀的配方組成為PdCl22 g/L、NaH2PO2·H2O 12 g/L、38%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))]HCl4 mL/L、28%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NH3·H2O 160 mL/L、硝酸鉍55 mg/L、異丙醇胺25 mL/L和pH 9.8±0.2。最佳施鍍條件是52℃、35 min。此時(shí)沉積速率達(dá)到最大為1.16mg/(cm2·h),而且鍍層具有最小的腐蝕電流密度(3.24×10-9 A/cm2)、最高的腐蝕阻抗(4.41×106 Ω/cm2)和最低的腐蝕速率(4.60×10-5 mm/a), pH無變化,鍍液穩(wěn)定性好；SEM圖顯示出得到的鍍層均勻、致密、無明顯缺陷和針孔,鈀顆粒尺寸為100-200nm; EDS結(jié)果顯示出表面鍍層中磷含量為5%。XRD顯示出鍍層中的鈀以微晶態(tài)存在；而由于銅絲與銅片表面積的差異,銅絲表面引發(fā)鈀沉積的活化能較小,通過增加異丙醇胺的濃度來控制鈀顆粒的生長,得到適合銅絲化學(xué)鍍鈀的配方組成與工藝：PdCl2 2g/L, NaH2PO2·H2O 12g/L,38%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))HCl 4 mL/L,28%i(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NH3·H2O 160 mL/L,硝酸鉍55mg/L,輔助絡(luò)合劑異丙醇胺35ml/L,pH 9.8,溫度52℃,時(shí)間35min。從SEM圖中可以看出得到的鍍層表面均勻細(xì)致,不出現(xiàn)脫層、裂紋現(xiàn)象。(2)利用緩蝕劑對銅表面進(jìn)行處理,提高銅的抗氧化性。以苯駢三氮唑(BTA)為主要緩蝕劑,研究其最佳濃度,處理溫度與時(shí)間,并以苯駢三氮唑／乙醇／鉬酸鈉為基礎(chǔ),通過其與無機(jī)物、有機(jī)物、高分子聚合物等復(fù)配在銅表面形成防變色膜,并探討其協(xié)同效應(yīng),確定它們之間的最佳配比。主要研究結(jié)果如下：以水為介質(zhì),單一BTA為緩蝕劑,通過對BTA濃度、處理溫度、時(shí)間的研究與對比,得到最佳的BTA濃度、處理溫度、處理時(shí)間分別為3g/L、40℃、10min,此條件下的腐蝕速率為5.31×10-4 mm/a,銅表面產(chǎn)生氣泡的時(shí)間為15s。乙醇的加入可以提高BTA對銅表面的防腐蝕效果,當(dāng)乙醇濃度為50ml/L時(shí),腐蝕速率為2.33×10-4 mm/a,這與BTA單一體系的腐蝕速率5.31×10-4mm/a相比,腐蝕速率減小了56%。銅表面產(chǎn)生氣泡的時(shí)間為23s。在此基礎(chǔ)上,研究了不同濃度鉬酸鈉/BTA/乙醇體系對銅防變色效果的影響,得到最佳的鉬酸鈉濃度為4g/L,此條件下的腐蝕速率為2.12×10-4mm/a,這與BTA/乙醇體系的腐蝕速率2.33×10-4mm/a相比,腐蝕速率進(jìn)一步降低。銅表面產(chǎn)生氣泡的時(shí)間為27s。另外,還研究了在BTA/乙醇/鉬酸鈉體系中加入硝酸鈰、OP及聚乙二醇對該體系銅防變色效果的影響。結(jié)果顯示：其它物種的加入對防變色效果有一定的影響。目前的數(shù)據(jù)表明：OP效果要好于硝酸鈰和聚乙二醇。
【關(guān)鍵詞】：銅絲 化學(xué)鍍 鈀 防變色 苯并三氮唑
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.11;TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 引言13
• 1.2 金絲與銅絲的物理特性13
• 1.2.1 金線的物理特性13
• 1.2.2 裸銅線的物理特性13
• 1.3 金絲與銅絲的電性能和熱性能13
• 1.4 裸銅線的缺點(diǎn)13-14
• 1.5 鍍鈀銅絲的基本特性14-15
• 1.5.1 鍍鈀銅絲的物理特性14
• 1.5.2 鍍鈀銅線的電熱特性14
• 1.5.3 鍍鈀銅線的抗氧化性14
• 1.5.4 鍍鈀銅絲的研究進(jìn)展14-15
• 1.6 有機(jī)緩蝕劑防止銅防變色15-17
• 1.6.1 銅的性質(zhì)15
• 1.6.2 銅腐蝕變色的因素15-16
• 1.6.3 緩蝕劑的定義16
• 1.6.4 銅和銅合金緩蝕劑的分類16
• 1.6.5 銅緩蝕劑的緩蝕機(jī)理16-17
• 1.6.6 銅緩蝕劑的研究進(jìn)展17
• 1.7 本論文的工作思路及主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法19-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與設(shè)備19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品19-20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20
• 2.2 鍍層表征方法20
• 2.2.1 掃描電鏡(SEM)分析20
• 2.2.2 X-射線衍射(XRD)分析20
• 2.3 電化學(xué)測試20-22
• 2.3.1 交流阻抗測試21-22
• 2.3.2 極化曲線測試22
• 2.4 貼濾紙法測孔隙率22
• 2.5 硝酸滴定法22-23
• 2.6 化學(xué)鍍沉積速率測試23-24
• 第三章 銅表面化學(xué)鍍鈀研究24-39
• 3.1 銅片表面化學(xué)鍍鈀24-36
• 3.1.1 前處理24
• 3.1.2 異丙醇胺對以氯化銨為穩(wěn)定劑化學(xué)鍍鈀的影響24-27
• 3.1.2.1 異丙醇胺用量對鈀膜形貌的影響25
• 3.1.2.2 異丙醇胺用量對沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響25-26
• 3.1.2.3 異丙醇胺用量對鍍層孔隙率的影響26-27
• 3.1.3 穩(wěn)定劑硝酸鉍對化學(xué)鍍鈀的影響27-29
• 3.1.3.1 硝酸鉍用量對鈀膜形貌的影響27-28
• 3.1.3.2 硝酸鉍用量對沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響28
• 3.1.3.3 硝酸鉍用量對鍍層孔隙率的影響28-29
• 3.1.4 異丙醇胺對以硝酸鉍為穩(wěn)定劑化學(xué)鍍鈀的影響29-31
• 3.1.4.1 異丙醇胺用量對鈀膜形貌的影響29-30
• 3.1.4.2 異丙醇胺用量對沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響30
• 3.1.4.3 異丙醇胺用量對鍍層孔隙率的影響30-31
• 3.1.5 施鍍溫度對化學(xué)鍍鈀的影響31-34
• 3.1.5.1 施鍍溫度對鈀膜形貌的影響31-32
• 3.1.5.2 施鍍溫度對沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響32-33
• 3.1.5.3 施鍍溫度對鍍層孔隙率的影響33-34
• 3.1.6 施鍍時(shí)間對化學(xué)鍍鈀的影響34-35
• 3.1.6.1 施鍍時(shí)間對鈀膜形貌的影響34
• 3.1.6.2 施鍍時(shí)間對孔隙率的影響34-35
• 3.1.7 鍍層的結(jié)構(gòu)及組成分析35-36
• 3.2 銅絲表面鍍鈀36-38
• 3.2.1 前處理36
• 3.2.2 銅絲表面鈀鍍層的形貌36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 銅表面防變色研究39-60
• 4.1 BTA的緩蝕機(jī)理39-40
• 4.2 銅表面BTA防變色研究進(jìn)展40
• 4.3 銅片表面防變色研究40-58
• 4.3.1 前處理40
• 4.3.2 BTA用量對銅緩蝕效果的影響40-42
• 4.3.2.1 BTA用量對交流阻抗的影響40-41
• 4.3.2.2 BTA用量對極化曲線的影響41-42
• 4.3.2.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)42
• 4.3.3 溫度對銅緩蝕效果的影響42-44
• 4.3.3.1 溫度對交流阻抗的影響43
• 4.3.3.2 溫度對極化曲線的影響43-44
• 4.3.3.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)44
• 4.3.4 處理時(shí)間對銅緩蝕效果的影響44-46
• 4.3.4.1 處理時(shí)間對交流阻抗的影響44-45
• 4.3.4.2 處理時(shí)間對極化曲線的影響45-46
• 4.3.4.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)46
• 4.3.5 乙醇用量對BTA體系防變色效果的影響46-49
• 4.3.5.1 乙醇用量對BTA體系交流阻抗的影響47
• 4.3.5.2 乙醇用量對BTA體系極化曲線的影響47-48
• 4.3.5.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.3.6 鉬酸鈉用量對BTA/乙醇體系防變色效果的影響49-51
• 4.3.6.1 鉬酸鈉用量對BTA/乙醇體系交流阻抗的影響49
• 4.3.6.2 鉬酸鈉用量對BTA/乙醇體系極化曲線的影響49-50
• 4.3.6.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)50-51
• 4.3.7 硝酸鈰用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系防變色效果的影響51-53
• 4.3.7.1 硝酸鈰用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系交流阻抗的影響52
• 4.3.7.2 硝酸鈰用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系極化曲線的影響52-53
• 4.3.7.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)53
• 4.3.8 OP用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系防變色效果的影響53-56
• 4.3.8.1 OP用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系交流阻抗的影響54
• 4.3.8.2 OP用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系極化曲線的影響54-55
• 4.3.8.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.3.9 聚乙二醇用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系防變色效果的影響56-58
• 4.3.9.1 聚乙二醇用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系交流阻抗的影響56
• 4.3.9.2 聚乙二醇用量對BTA/乙醇/鉬酸鈉體系極化曲線的影響56-58
• 4.3.9.3 硝酸滴定實(shí)驗(yàn)58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文、專利67-68
• 致謝68

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