Au-Al鍵合系統的失效原因簡介

2021-03-01 微組裝工藝技術

☑在熱超聲焊中選擇最佳鍵合條件,用超聲功率和壓力代替熱壓焊中的純熱鍵合的條件,小心調整適當的溫度、功率和壓力,使金屬間化合物的產生可能性減至最低。

☑Au-Al鍵合失效表現出對溫度的敏感性 ,應該嚴格控制成品的老化溫度,器件使用應該嚴格控制溫升,尤其是功率密度大、外部散熱條件差的器件。

☑採用能防止相互作用的阻擋層。

☑要防止人工操作的失誤,必須小心調試鍵合時的壓力、鍵合超聲功率、鍵合溫度。

☑加強篩選,加強目檢。

Au-Al鍵合在溫衝條件下具有較好的抗熱疲勞性能,鍵合拉力在

合格範圍內,鍵合電阻隨著試驗周期的增加而增大;高溫應力導致

Au_Al鍵合界面形成電阻率較高的化合物,引起鍵合電性能退化。在

150℃和175℃高溫試驗中,Au-AI鍵合電阻隨著存儲時間的增加逐漸

增大,在200℃高溫試驗中部分鍵合電阻出現了急劇增大的現象,而

Al_Au鍵合電阻在相應的高溫試驗中基本不變。Au-Al鍵合點的鍵合強

度會隨著試驗時間的增加而減小,隨著試驗溫度的升高而降低,而

A1_Au外鍵合點的鍵合強度基本保持不變。

對失效樣品進行理化性能檢測分析發現生成了Au5Al。、Aunl和

Au擅l等金屬問化合物和Kerkendall空洞,化合物的形成導致鍵合電

阻逐漸增加,空洞的出現會使鍵合電阻急劇增加,鍵合溝的存在使空

洞首先在鍵合點外圍形成,提高溫度則可以在Au和富Au相化合物間快

速形成Kerkendal l空洞。


所以在需要異類鍵合時,優先考慮鋁金鍵合,在軍用器件裡面,儘可能減少金鋁鍵合。

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