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先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

先进封装中铜-铜低温键合技术研究进展

摘要： Cu-Cu低温键合技术是先进封装的核心技术，相较于目前主流应用的Sn 基软钎焊工艺，其互连节距更窄、导电导热能力更强、可靠性更优。文中对应用于先进封装领域的Cu-Cu低温键合技术进行了综述，首先从工艺流程、连接机理、性能表征等方面较系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展与存在问题，进一步地阐述了新型纳米材料烧结工艺在实现低温连接、降低工艺要求方面的优越性，概述了纳米线、纳米多孔骨架、纳米颗粒初步实现可图形化的Cu-Cu低温键合基本原理。结果表明，基于纳米材料烧结连接的基本原理，继续开发出宽工艺冗余、窄节距图形化、优良互连性能的Cu-Cu低温键合技术是未来先进封装的重要发展方向之一。创新点： (1) 系统地总结了热压工艺、混合键合工艺实现Cu-Cu低温键合的研究进展。(2) 阐述了新型纳米材料烧结连接的基本原理、典型方法及工艺优势。
光电 2024年06月20日
纳米铜基柔性导电薄膜制备现状及前景

纳米铜基柔性导电薄膜制备现状及前景

摘要： 纳米铜基导电薄膜具有高导电、高性价比且易与柔性基材结合等优点，在下一代柔性电子产品领域具有广泛的应用前景。然而，纳米铜基导电薄膜在制备的过程中易被氧化，成为制备高导电纳米铜基导电薄膜的难题。文中从油墨配方、印刷方法、烧结方法等方面系统地介绍了纳米铜基柔性导电薄膜的制造方法，着重介绍了目前抗氧化油墨的设计思路，阐明了目前柔性电子先进微纳连接技术的工艺流程，对比了其优缺点及适用范围，并列举了纳米铜基导电薄膜在下一代柔性电子产品领域的典型应用。在此基础上，对纳米铜柔性导电薄膜制造尚存的主要问题进行了总结，并对其未来发展趋势进行了展望。创新点： (1) 详细概述了铜基柔性导电薄膜的现有制造技术。(2) 指出了铜基柔性导电薄膜制造所面临的挑战。(3) 列举了铜基导电薄膜在柔性电子领域中的典型应用。
光电 2024年06月20日
用于柔性电子器件的有机/无机薄膜封装技术研究进展

用于柔性电子器件的有机/无机薄膜封装技术研究进展

摘要：有机/无机薄膜封装技术被广泛用于有机发光二极管（OLED）、量子点显示及有机光伏等领域，是一种新型的柔性封装技术。综述近年来有机/无机薄膜封装技术的发展趋势，首先概述了传统硬质盖板封装方式与薄膜封装方式的发展及其优缺点。其次，系统地总结了有机/无机薄膜的制备方法，如原子层沉积、等离子体化学气相沉积等，详细阐述了不同制备方法的原理及其应用。再次，讨论了薄膜的微观缺陷、内应力，以及材料界面工程对有机/无机薄膜封装性能的影响，分析总结了有机/无机封装薄膜制备的技术要点，如采用基底表面预处理、引入中性层、调节层间应力等方式获得优质的封装薄膜。最后，探究了有机/无机封装薄膜的内在阻隔机理，提出气体在有机/无机薄膜中的传输方式以努森扩散为主，并总结了提高薄膜封装的策略，即延长气体扩散路径、“主动”引入阻隔基团及薄膜表面改性。提出了未来薄膜封装技术面临的问题，拟为柔性电子器件封装技术的发展提供一定参考。
光电 2024年06月20日
超精密晶圆减薄砂轮及减薄磨削装备研究进展

超精密晶圆减薄砂轮及减薄磨削装备研究进展

摘要：在芯片制程的后道阶段，通过超精密晶圆减薄工艺可以有效减小芯片封装体积，导通电阻，改善芯片的热扩散效率，提高其电气性能、力学性能。目前的主流工艺通过超细粒度金刚石砂轮和高稳定性超精密减薄设备对晶圆进行减薄，可实现大尺寸晶圆的高精度、高效率、高稳定性无损伤表面加工。重点综述了目前超精密晶圆减薄砂轮的研究进展，在磨料方面综述了机械磨削用硬磨料和化学机械磨削用软磨料的研究现状，包括泡沫化金刚石、金刚石团聚磨料、表面微刃金刚石的制备方法及磨削性能，同时归纳总结了软磨料砂轮的化学机械磨削机理及材料去除模型。在结合剂研究方面，综述了金属、树脂和陶瓷3 种结合剂的优缺点，以及在晶圆减薄砂轮上的应用，重点综述了目前在改善陶瓷结合剂的本征力学强度及与金刚石之间的界面润湿性方面的研究进展。在晶圆减薄超细粒度金刚石砂轮制备方面，由于微纳金刚石的表面能较大，采用传统工艺制备砂轮会导致磨料发生团聚，影响加工质量。在此基础上，总结论述了溶胶-凝胶法、高分子网络凝胶法、电泳沉积法、凝胶注模法、结构化砂轮等新型工艺方法在超细粒度砂轮制备方面的应用研究，同时还综述了目前不同的晶圆减薄工艺及超精密减薄设备的研究进展，并指出未来半导体加工工具及装备的发展方向。
光电 2024年06月20日
梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

摘要: 近年来，在金属材料中引入梯度结构一直是研究热点，相较于单一结构材料，多级纳米结构材料可在变形过程中通过不同特征尺寸的结构相互协调，进一步优化材料的力学性能。结合现有研究成果，简要介绍了制备梯度纳米结构金属材料中的表面机械处理、累积叠轧+退火、激光冲击喷丸和物理或化学沉积等技术。根据微观组织特征定义了梯度纳米晶结构、梯度纳米孪晶结构、梯度纳米层片结构和梯度晶粒尺寸和孪晶厚度结构4种基本结构类型，总结了梯度纳米结构金属材料的强－塑协同效应、抗疲劳性能和耐磨性能等主要力学性能，讨论了其未来发展所面临的挑战。
新材料 2024年06月20日
金属材料表面自纳米化技术研究进展

金属材料表面自纳米化技术研究进展

摘要: 金属材料表层的组织结构决定了其使用性能和寿命。通过不同的方式将应变能引入金属表面，使材料表层组织纳米化，晶粒尺寸呈现自表面至基体层逐渐增大的梯度分布，并获得优异的强度－ 塑性匹配，从而提高材料的疲劳强度和耐腐蚀性能等。对表面自纳米化技术进行分类，分别介绍了各类表面自纳米化机理，表面自纳米化的特征，并简要列举影响表面自纳米化的因素，重点对表面机械处理纳米化中的表面机械研磨法、机械碾磨法、超声冲击法、超音速微粒轰击法、激光冲击强化法和高能喷丸等技术进行了对比分析，总结了表面自纳米化技术的发展趋势。
新材料 2024年06月19日
细晶制造科学与工程: 理论、应用、发展

细晶制造科学与工程: 理论、应用、发展

摘要: 细晶制造一般指通过各种制造技术与工艺将构件中粗大的宏微结构进行细化，促进细晶组织、化学成分、物理性质和加工性能的空间分布均匀性，减小构件局部形性协同离散超差，提升金属构件整体服役性能。典型粗大组织包括柱状晶、树枝晶、金属间化合物和网状共晶等。细晶制造具有重要科学和工程意义，广泛应用于航空航天、轨道交通、汽车行业、海洋船舶和基础建设等领域，其关键技术是实现金属细晶结构调控工程化。细晶结构调控工程化的主要方法有细晶凝固和固态变形，前者为重点论述内容。在细晶结构调控工程化的机理/理论或高效细化剂方面，研究工作取得了诸多进展。通过Al 和Mg 金属及合金的铸造实验，众多学者发现凝固细晶调控主要取决于形核颗粒和偏析元素。事实上，细晶凝固研究已涵盖到了Al、Mg、Fe、Ti、Cu、Sn、Zn 和中/高熵合金等金属构件，细晶结构尺寸可调控范围包括: 非晶—纳米晶—亚微米晶—微米晶—亚毫米晶—毫米晶—厘米晶—大单晶。但是，适用于所有金属细晶凝固的共性科学机理/理论尚未完全形成共识。并且，基于现有理论所开发的新型晶粒细化剂效率并不一定都高，这表明当前理论可能忽略了其它未发现的调控因素。基于70 多年来细晶凝固领域科学发展，总结了金属凝固细晶调控的共性科学基础与工程实践研究，阐明了当前主流的铸造金属细晶调控理论的异同，揭示了细晶铸造所需细化剂的本征物化条件，简述了固态形变细晶与缺陷工程化，最后探索了细晶制造在航空航天环形构件研发中的工程化应用。
航空 2024年06月19日
金属纳米材料低温键合及图形化制备研究进展

金属纳米材料低温键合及图形化制备研究进展

摘要： 利用金属纳米材料的尺寸效应可显著降低连接温度，提高焊点可靠性，以银纳米焊膏为代表的金属纳米低温连接材料在第三代半导体为代表的功率芯片封装中充分验证并量产。面向集成电路的先进封装需要图形化焊点，将功率芯片封装技术转移到先进封装中，需要同时满足低温键合和图形化键合的要求，极大地增加了技术难度。文中首先剖析了金属纳米材料降低键合温度的基本科学原理，并进一步综述了不同纳米材料低温键合的研究现状，重点总结了可键合纳米材料的图形化方法，为先进封装中细节距、高精度、高效率的图形化低温键合提供技术参考。创新点： (1) 阐述了金属纳米材料实现低温键合的基本原理及理论研究进展。(2) 综述了不同形态的金属纳米材料用于低温键合的研究现状。(3) 系统地总结了针对不同金属纳米材料图形化制备方法的研究进展。
新材料 2024年06月19日
三星电子公布人工智能半导体技术路线图

三星电子公布人工智能半导体技术路线图

三星电子日前在美国硅谷举行“2024年三星代工论坛”，表示2027年将引入尖端晶圆代工技术，推出两种新工艺节点，形成包括人工智能半导体研发、代工生产、组装在内的全流程解决方案。
最新研发 2024年06月18日
高锰钢研究进展：成分、组织和性能调控

高锰钢研究进展：成分、组织和性能调控

摘要：自从1882年Hadfield 高锰钢问世以来，吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作，使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域，逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环境用钢，甚至功能材料领域，形成了多个关键钢铁材料品种，成为特种钢领域最典型、应用领域最广的钢种系列，极大地丰富了钢铁材料世界。这些高锰钢品种的研发、制造及应用，对推动钢铁制造技术创新及下游行业发展起到了极其重要的作用。介绍了高锰钢的起源和发展，重点梳理了典型应用领域中使用的高锰耐磨钢、高锰汽车钢、高锰低温钢、高锰无磁钢以及高锰阻尼合金的化学成分、微观组织及性能研究进展，并对这几类高锰钢微观组织和性能的调控方法及效果进行了较为详细的总结和举例说明。虽然高锰含量保证了高锰钢获得特殊的微观组织、力学和物理特性，但同时也导致了其在生产制造中面临连铸漏钢、焊接接头性能不稳定、扩孔性能不足等系列共性技术难题，这在一定程度上限制了高锰钢的推广和应用。通过统计当前不同类型高锰钢的碳-锰含量和微观组织特征，指明了新型高锰钢的化学成分设计思路，并探讨了未来高锰钢在理论研究和应用领域的主要发展方向。
钢铁 2024年06月13日
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