无氰镀金体系凸点的形貌研究

2016-06-17
研发部

               在相同温度和pH值、不同电流密度条件下电镀相同时间得到的Au凸点横截面形貌

  倒装芯片封装技术能有效改善传统正装氮化镓LED固有的出光率低和散热能力差的缺点,倒装芯片技术实现大功率型LED,被学术界和产业界认为是LED进入照明市场的必经之路。而Au80Sn20(质量分数,%)钎料因可实现免助焊剂焊接、焊点可靠性高以及高导热性等优良的综合性能而成为制备LED倒装芯片凸点的佳选,该凸点一般采用分步电镀Au/Sn薄膜的方法来实现。但目前电镀金多采用含氰镀液,不但对环境和人体有害,而且镀液中游离的氰离子还对芯片工业上广泛应用的光阻有一定的副作用,所以,对无氰镀金液的研究具有重要的工程应用价值。电镀时施加的电流密度对镀层质量有很大影响,只有使电流密度在一定的范围内取值,才能得到满足要求的高质量镀层。

       大连理工大学黄明亮等人较为系统的研究了电流密度对对无氰电镀 Au 凸点生长行为的影响,得出以下结论:

       1) 以含氯金酸钠的无氰镀金液为基础,电镀温度θ= 80℃、镀液pH=8.0时,J在0.5~2.5 A/dm2范围内逐渐增大,Au凸点生长速度单调增大;Au凸点表面晶粒显示了“相对粗大→细小→相对粗大→粗大→树枝晶”的变化过程。J=0.5~1.0 A/dm2时,Au凸点内部致密、表面平整;J=1.5~2.5 A/dm2时,Au凸点表面粗糙度急剧增大,在J=2.0A/dm2时,出现了树枝晶,而J=2.5 A/dm2时,树枝晶及其树枝晶之间的空洞已非常明显,此时Au凸点质量已大大降低。

       2) 当J取值分别为 0.5、0.75和1.0 A/dm2时,以J=0.75 A/dm2时得到的Au凸点表面晶粒最为细小致密,但J越大时Au凸点生长速度越快,而且J=1.0 A/dm2时,无论是从表面形貌还是从横截面形貌来看,Au凸点也都较致密和平整。综合考虑Au凸点生长速度与凸点质量两个因素,选取J=1.0 A/dm2来制作Au凸点。

       3) 在电镀温度θ= 80℃、镀液pH= 8.0、J=1.0A/dm2的条件下电镀时,Au凸点平均厚度与施镀时间之间存在良好的线性关系。因此,可以通过控制施镀时间来得到预定厚度的Au凸点。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司