電子封裝大突破 交大國際揚名


圖說:交通大學陳智教授(右二)及電子系陳冠能教授(中)團隊利用特殊電鍍發展銅銅接合技術,為電子封裝技術,帶來重大突破。

■文:Wa-People/李慧臻 Jane Lee
■圖:Wa-People/編輯中心

著名國際期刊科學報導(Scientific Reports)於五月號刊出交通大學具突破性的電子封裝技術研發成果。交通大學材料系特聘教授暨奈米學士班主任陳智以及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獲得重大突破。

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。

陳智表示,2012年團隊利用特殊電鍍技術,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。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)。


圖說:以具(111)優選方向之奈米雙晶銅薄膜於攝氏150度壓合1 小時後之 FIB離子影像,有很好的接合界面。此技術也能應用於散熱管(heat pipe)的接合,能夠降低接合溫度與時間,來減少成本與達到節能減碳的目的。

由於銲錫具有低熔點及製程簡單的優點,自1969年以來一直被廣泛應用於半導體元件中的接點,但在持續追求體積縮小的效應下,會造成機械性質較脆、導熱速度慢等挑戰。換句話說,使用焊錫接點在如今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。銅直接接合技術要能實際應用在業界,必須克服兩大課題,其一是能在一般的真空環境下作業。其二是,要能讓接合溫度低於300 oC。

交大研究團隊成功地克服了這兩大挑戰。在一般真空環境下,以低溫(150 oC)低壓(小於1MPa)進行銅-銅接合,可說是學術與產業界一大突破。據了解,該研究由交通大學材料系陳智教授與電子系陳冠能教授主導,團隊成員包含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,目前已經獲得台灣發明專利,並同時申請美國及德國專利中。



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