20 m 細微銅導線之組織與拉伸特 性

1. 20m細微銅導線之組織與拉伸特性 1陳博彥洪飛義2*陳立輝1呂傳盛1 1成功大學 材料科學及工程學系 2成功大學奈米科技暨微系統工程研究所 在電子構裝製程中，打線接合的技術一直是應用最廣的電路連接方式。本研究利用打線機針對Φ20μm之純銅線，以放電的方法產生結球，進行微觀組織的觀察及成球特性的探討。由實驗結果顯示，放電結球後，其頸部有再結晶及組織粗大化的現象，稱為熱影響區(HAZ)。在頸部的熱影響區中，由於再結晶與晶粒成長的現象導致較差的機械性質。 • 前言 • 目前的打線接合製程仍以金線為主，但銅線具有低成本的優勢，且銅較金更佳的導電、導熱性使其線徑能更細、散熱效率更好。銅的機械特性亦優於金，但延性不足及易氧化的缺點，使銅線在應用上仍有所限制。本研究將深抽之銅線退火，與原始線材作比較，並將銅線放電成球，分析機械性質。 20μm (d) • 結果與討論 20μm • 銅線線上退火 • 本研究之實驗材料採用純度為4N(99.99%)之純銅，經深抽至線徑20μm。深抽後的銅線進行線上熱處理，其溫度為610℃，時間約為20毫秒，本研究將對熱處理前後的線材性質變化進行比較。 • 放電結球 • 610℃線上退火之線材利用EFO(Electronic Flame Off)過程放電將線材之尾端熔融成球。在保護氣體下進行結球，其氣體成分為95%N2 + 5% H2。 • 金相觀察 • 使用H2O：FeCl3以約20 : 1之比例所配置的腐蝕液進行腐蝕，腐蝕時間為20秒，再以OM及SEM觀察之。另將深抽及熱處理過後之線材結球，直接以FIB對線材表面進行離子蝕刻後進行金相觀察，與OM之結果進行驗證比對。 (e) (a)硬線 (b)610℃0線上退火 (c)結球表面FIB金相 (d)硬線結球OM金相 (e)退火線材結球OM金相 (f)硬線結球微硬度示意圖 (g)退火線材微硬度 結球前線材平均硬度值 結球前線材平均硬度值 (f) (g) • 拉伸測試微硬度測試 • 線材拉伸測試分別取長度約15cm來進行拉伸，線材微硬度測試間距約為40μm一點。結球後硬度測試，測試時以FAB之球心為原點往線材方向每40μm一點。 ℃ ℃ 結球前 結球後 結球前 結球後 • 結果與討論 • 結論 1. 由拉伸性質和金相分析，經過610℃線上退火的線材，其晶粒呈現等軸晶型態，抗拉強度下降，延展性上升，微硬度值下降。 2. 放電結球後在金相中可看出在熱影響區有晶粒成長的現象，而且有柱狀晶由頸部往球內生長。 3. 退火線材結球後延性變差，熱影響區具有較低之微硬度值；硬線的熱影響區長度約為800μm，熱處理後則縮短為約400μm。 20μm 20μm (b) (a) 10μm (c)