根据前面介绍的结果,微观组织和断面形貌的不同与键合时间关系不大。图10.14和图10.15给出了键合压力对接头微观组织的显著影响。在较小的压力作用下,如图10.14所示,在每个温度下的烧结Ag层中发现了微观空洞。但是,在较高压力条件下,如图10.15所示,空洞减少或消失,烧结Ag层密度增加,如图10.16
图10.14 不同键合温度下,Cu/Ag接头的BE图像
(键合时间为300s,键合压力为1MPa)
图10.15 不同键合温度下,Cu/Ag接头的BE图像
(键合时间为300s,键合压力为5MPa)
图10.16 不同键合温度下,Cu-Cu接头断面的SEM图像
(键合时间为300s,键合压力为1MPa)(www.xing528.com)
图10.17 不同键合温度下,Cu-Cu接头断面的SEM图像
(键合时间为300s,键合压力为5MPa)
和图10.17所示。随着键合压力的增加,断裂路径从Ag/Cu界面改变到烧结Ag层。这些结果表明,Ag层和Ag/Cu界面的强度都提高了,而且在高压条件下,Ag/Cu界面的强度超过了烧结Ag层的强度。
图10.18 图10.16b中区域A断口详貌和EDX图谱
键合温度对烧结Ag层微观组织的影响不明显,但当压力为1MPa时,断面形貌受温度影响。图10.18给出了图10.16b中区域A的高放大倍数图像,以及A点和B点的EDX图谱。图10.19给出了图10.16b中区域B的高放大倍数图像,以及C点和D点的EDX图谱。区域A中,在Cu侧发现了Ag,断裂Ag层被拉长和变形。因此可以判断断裂在Ag/Cu界面的烧结Ag层中扩展。但是区域B显示,Cu侧没有Ag,断面上也没有发现塑性变形(如图10.19所示),可以判断该区域中Ag/Cu界面强度不足。另外,烧结Ag侧检测到Cu(如图10.19c所示)可能是由于Cu氧化造成的。这表明界面仍残留Cu氧化膜,该区域中没有实现Ag和Cu的冶金连接。在260℃低温下键合接头断面中,区域A面积减少,如图10.16a所示;相反,高温下键合接头中有所增加,如图10.16c所示。结果表明,Ag/Cu界面强度随着温度升高而增强,而且这种效果要远远比低压键合条件突出。相比于键合时间,键合温度升高能够更有效地促进有机外壳的分解。因此,键合压力和键合温度是改善复合Ag纳米颗粒对Cu可键合性能的主控参数。
图10.19 图10.16b中区域B断口详貌和EDX图谱
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