交通大學材料系特聘教授暨奈米學士班主任陳智以及交通大學電子系教授暨國際半導體產業學院副院長陳冠能團隊,與美國UCLA杜經寧院士合作,在微電子封裝業的研究有重大突破。
2015-06-03 交大研發第五代高階電子封裝技術 低溫(150 oC)及低壓下之銅-銅直接接合
交通大學材料系特聘教授暨奈米學士班主任陳智以及交通大學電子系教授暨國際半導體產業學院副院長陳冠能團隊,與美國UCLA杜經寧院士合作,在微電子封裝業的研究有重大突破。團隊利用特殊電鍍技術,發展低溫低壓的銅銅接合技術,若未來進一步提升反應速度與均勻度,將有望取代銲錫,成為繼打線接合、捲帶自動接合、覆晶封裝技術、微凸塊/矽穿孔電鍍後的第五代電子封裝技術。
交通大學材料系特聘教授暨奈米學士班主任陳智表示,2012年團隊利用特殊電鍍技術,製備具有高度(111)優選方向的奈米雙晶銅金屬膜 (當時發表於Science期刊)。因為(111)面為最密堆積平面,其平面上的銅原子擴散速度較快的特性,團隊開始發展低溫低壓的銅銅接合技術,目前已經可以成功在一般真空環境(10-3 torr)下,以低溫(150 oC)低壓(小於1MPa)進行銅-銅接合,接合過程可在60分鐘內完成(如下圖)。此溫度已經遠低於一般無鉛銲錫迴銲的溫度,若將溫度提昇至250 oC,將可在十分鐘內接合完成,此一令人振奮的結果在銅-銅接合發展上,是一重大突破,並已發表於五月出版的科學報導(Scientific Reports)。
研究團隊表示,現今半導體界的發展乃跟隨著摩爾定律的曲線,但預期即將達到微影技術及材料的物理極限,無法再繼續微縮。而三微積體電路(3D IC)技術低耗能及高傳導的優點,被預期能使各大廠繼續維持在摩爾定律上的技術,並且能大幅減少元件尺寸。現今3D IC 技術中,因銲錫具有低熔點及製程簡單的優點,所以自1969年以來被廣泛應用於半導體元件中的接點,但在大家不斷追逐體積縮小的效應下,會造成機械性質較脆、導熱速度慢。因此,使用焊錫接點在3D IC的應用會引發許多可靠度的問題。
銅具有非常好的導電率與導熱係數,但因熔點為1083 oC,要將兩片銅膜直接接合有其難度。過去銅接合的研究指出可在超高真空(10-8 torr)的環境下,將兩片經過氬離子束表面活化且具有高平整度的銅膜,可在室溫且不需施加壓力的情況下做接合。但由於此方法需要超高真空(10-8 torr)的環境,對於業界來說所需耗費的成本過高。此外,也有研究提出可在一般的真空(10-3 torr)環境下,利用300oC的熱壓可接合兩片銅膜,但300oC的溫度對於業界實際應用來說溫度還是過高。除了熱預算對成本及可靠度的影響外,有些應用例如CMOS image sensor,希望其接合溫度能降低到200 oC以下。綜合以上所述,銅直接接合技術要能實際應用在業界,必須符合兩個要求: (1)一般的真空環境下(10-3 torr)、(2)接合溫度需低於300 oC。
交大研究團隊成功研發在一般真空環境(10-3 torr)下,以低溫(150 oC)低壓(小於1MPa)進行銅-銅接合,實為學術與產業界一大突破。更難能可貴的是,此一研究為台灣團隊主導,實驗也都在台灣完成,足以證明交大與台灣的研究水準具世界級競爭力。此技術已經獲得台灣發明專利,並同時申請美國及德國專利。
本研究是台灣團隊主導,研究水準具世界級競爭力
此研究由交通大學材料系陳智教授與電子系陳冠能教授領導,團隊成員包含交通大學材料系博士後研究員劉健民博士、蕭翔耀博士,與博士班學生劉道奇、林漢文、呂佳凌、黃以撒,碩士班學生呂典融,以及加州大學洛杉磯分校,同時也是中研院院士杜經寧教授等人,所有的實驗都在台灣完成。
秘書室
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※ 引述《willy9876543 (susu)》之銘言:
: 剛剛發期中考卷,有一題是這樣寫的:
: 一系統之真空度為520Torr,則絕對壓力為若干psi?
: 所有同學的想法都和我一樣,真空度是與大氣壓的差值,所以寫4.64psi。
: 但是教授表示,Torr是為了紀念托理切利而使用的單位,
: 跟其他真空度的表示不同,而是與絕對壓力相同的10.06psi,
: 此外教授還說,在他大學時期還沒改,是4.64,到他考研究所時才改的
: 請問各位版友這是真的嗎?
: 我是高職畢業的,完全沒學到這件事啊QAO
: Google了一下也沒什麼結果QQ
一般來說為了避免混淆,如果指的是相對壓力的話,通常會在單位後面加個 g
比如說0.5 barg其實代表的絕對壓力是1.5 bar
此時如果要表示真空度的話,經常會加上 (-) 在前面
比如說 -100 mbarg 但這時卻常常有人又把g 給省略了
理想上,如果真的要跟絕對真空比較的話,應該要在後面加上 a
比如說520 mbar a,但很遺憾的是,你經常看到的會是520 mbar或是520 torr
在沒有前後文下,確實很難分辨,我只能說我在真空這個業界
假如你跟我說真空度520 torr,我的答案也會跟教授一致。
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上帝通常只賦予
每個人一項天份
但在松隆子身上
我們看到了例外....
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