?在半導(dǎo)體封裝技術(shù)國際學(xué)會“2015 Electronic Components and Technology Conference（ECTC）”上，IBM蘇黎世研究所發(fā)表了用銅納米粒子使銅柱的倒裝芯片接合實現(xiàn)了低溫化目標(biāo)的成果。
??? ?? 雖尚在初步評測階段，但擁有可在150℃的低溫下接合的潛在可能，有能緩和組裝時芯片與封裝間應(yīng)力的優(yōu)點。并且，由于使用銅納米粒子來接合銅柱，因此接合部最終會僅由銅構(gòu)成的塊。另外，對電流導(dǎo)致金屬離子移動的電遷移還有良好耐受力，稱能夠?qū)崿F(xiàn)可通過大電流的接合。
?????? 在實際評測的鍵合條件下，向接合部供給銅納米粒子后，以250℃烘烤，將銅納米粒子燒結(jié)成體塊。此前人們知道的接合銅表面的方法是熱壓鍵合，但其量產(chǎn)的門檻較高。存在如對接合部的平坦性的要求精度較高、要求接合面清潔以及要在400℃高溫下高壓接合等課題。此次的技術(shù)若能實用化，便可輕松實現(xiàn)僅由銅構(gòu)成的體塊接合，具有很大的優(yōu)點。

公開接合方法和接合后的強度評測結(jié)果?
????? 此次發(fā)布的成果，尚未進入電遷移評測階段，只報告了接合方法和接合后的強度評測結(jié)果。該研究所表示，嘗試了兩種向銅柱與焊盤間供給銅納米粒子的方法。
???????第一種是在具備銅柱的倒裝芯片對準(zhǔn)配備到封裝基板的狀態(tài)下，將含有銅納米粒子的稀釋墨水（按重量計算為15～25％）充入填充到芯片與封裝基板之間。之后令溶劑蒸發(fā)，使墨水濃度變濃，墨水會自然向銅柱與焊盤的界面以及銅柱的根部集中，使有機粘合劑和銅納米粒子析出。最后，銅納米粒子會聚集在銅柱和基板的接合部以及銅柱的根部。
???????第二種方法是使用提高了銅納米粒子濃度的墨水（按重量計算為45～55％），將墨水轉(zhuǎn)印到銅柱前端。向旋轉(zhuǎn)的托盤上供給含有銅納米粒子的墨水，用刮板保持一定厚度，使銅柱2/3以下的高度浸漬在墨水中來轉(zhuǎn)印。之后再配備到封裝基板上的焊盤上。
?????? 這兩種方法均是在配備到基板上之后放入烘箱，在蟻酸還原氣體環(huán)境下以250℃烘烤1小時，來燒結(jié)銅納米粒子。

電阻及機械強度與焊錫接合相當(dāng)?
??????? 對接合評測的結(jié)果表明，第一種方法，銅納米粒子在整個表面析出，造成了銅柱間短路。偏離了只在銅柱與焊盤的界面以及銅柱根部等合適部位析出的估計。作為對策，可通過形成親水性及撥水性區(qū)域令其作選擇性析出。
??????? 第二種方法是通過調(diào)整含有銅納米粒子的墨水的濃度，將適量的銅納米粒子轉(zhuǎn)印到銅柱上。墨水粘度會影響轉(zhuǎn)印量，而墨水中含有的銅納米粒子則會影響向接合部的銅供給量。
??????? 對轉(zhuǎn)印評測的結(jié)果表明，將墨水在托盤上放置3小時，并使銅納米粒子的濃度提高至按重量計算為75％的水平后，顯示出了良好的轉(zhuǎn)印特性。這種方法的適用范圍為焊盤尺寸/間距＝75/150μm。燒結(jié)后的銅為多孔質(zhì)，粒徑比自由狀態(tài)下燒結(jié)小兩個數(shù)量級。并且，在數(shù)個樣品中，銅柱與焊盤間的界面有了裂紋。演講指出，銅柱及基板焊盤表面鍍的銅可能是影響裂紋產(chǎn)生的因素。
??????? 研究表明，燒結(jié)后的銅柱接合的電阻及機械強度，與焊錫接合為同等水平，性能上沒有問題。另外，在電遷移方面，由于是只有銅的接合，因此預(yù)計相關(guān)情況良好，但尚未做相關(guān)評測。如果這一點得以確認(rèn)，那就意味著能夠通過大電流。作為倒裝芯片用接合方法，該技術(shù)將會有更廣泛的可能性。