应用 | 银浆润湿性对芯片键合性能的影响

KRÜSS于1796年诞生于德国汉堡，是表面科学仪器领域的全 球领导品牌。先后研发了世界上第 一台商用全自动表面张力仪和第 一台全自动接触角测量仪，荣获多次国际工业设计大奖和德国中小企业最 具创新能力TOP100荣誉。其它产品还包括各类动态表面张力仪、泡沫分析仪、界面流变仪和墨滴形状分析仪等。

研究背景

在半导体行业，银浆是制作银电极的浆料，由高纯度的(99.9% )金属银的微粒、粘合剂、溶剂、助剂所组成，比较粘稠状。用于把芯片键合到基材上，它不仅帮助固定芯片，而且帮助减少芯片因封装产生的内应力和变形，进而保护芯片。近年来，随着芯片向着最小化和最薄化发展，需要银浆有更高的强度与可靠性。现有商品化银浆存在粘合力不足、在界面处分布不均等问题，无法满足产品质量的需要。

本文对比研究了商品化银浆体系和新银浆体系的润湿性对芯片键合性能的影响。

材料与方法

银浆：新型银浆体系（记为 B），其与银浆A体系的区别在于粘合促进剂的不同。

基底：环氧玻纤基材。

采用德国 KRÜSS 公司的 DSA100 测量银浆与基材的接触角。

DSA100接触角测试仪

结果与讨论

银浆B在基材上的接触角低于银浆A，表明银浆B的浸润性良好，有利于在基板和芯片中间产生连续的银浆层。

图1，银浆 A（左）和银浆 B（右）与基材的接触角

而剖面形貌分析也证实银浆 B在芯片表面形成了连续的银浆键合层。对银浆A的芯片键合层剖面进行观察，发现银浆A的键合层存在空洞，证明银浆在点胶过程中没有完全浸润基材的表面，使空气封闭在键合层中。而空气在银浆固化的过程中受热膨胀，不仅减小了界面处的银浆结合面积，减弱了键合强度，而且也导致了过高的键合层厚度。

图2，银浆 B 键合层剖面的 SEM 照片

图3，银浆 A 键合层剖面的 SEM 照片

总结

可看出减少银浆层的空洞是提高芯片键合强度的一种有效方法。合适的粘合促进剂可以帮助增加银浆在基材表面的浸润并减少界面银浆层里的空洞。