通过原子层沉积工艺制备具有纳米厚Al?O?层的新型表面处理：用于先进半导体封装的焊点性能

《Materials Advances》：Novel surface finish with nanometer-thick Al 2O 3 layers via atomic layer deposition process: Properties of solder joint for advanced semiconductor packaging

原子层沉积制备的纳米Al?O?涂层通过分解扩散形成异质形核点，细化Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu钎焊接头微结构，显著提升机械性能并抑制热老化过程中的粗化效应，有效改善连接可靠性。

　　

作者：Eun-Chae Noh、Min Jeong Kim、Seyoung Oh、Byungjin Cho、Jeong-Won Yoon

韩国忠北国立大学先进材料工程系，地址： Chungbuk 28644，忠州市Seowon-gu，1 Chungdae-ro

摘要

本研究探讨了通过原子层沉积技术制备的纳米级Al₂O₃层作为新型表面处理方法，对焊点冶金性能和机械性能的影响。当沉积的Al₂O₃层厚度分别为0、5和10纳米时，随着Al₂O₃层厚度的增加，焊点处形成了薄薄的金属间化合物层。这种现象归因于Al₂O₃层在初始焊接过程中分解并扩散到焊料中，从而延缓了Cu与Sn之间的反应。扩散的Al₂O₃层充当了异质成核位点，形成了细腻的焊料微观结构并提升了其机械性能。此外，Al₂O₃层的存在抑制了焊料微观结构的粗化，即使在热老化或多次回流焊接过程中也是如此，从而提高了焊点的结合性能。这些结果证实，应用超薄Al₂O₃层作为表面处理方法能够显著改善Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点的冶金性能和机械性能。研究还表明，表面处理效果与通过添加第二相来改善焊点性能的效果可以同时实现，并且这种处理方法具有优异的结合性能。超薄Al₂O₃层在未来的先进电子封装技术中具有巨大的应用潜力。