由於銅的材料具備多種優異的物理性質且比目前成熟應用的金引線還便宜，於是在熱超聲波銅引線接合於鋁金屬化墊片上的技術目前被廣泛大量應用於各種數位微電子裝置。 一種新的封裝材料之開?技巧用於銅鋁鍵結系統的失效分析應用被開發出來，包含去除環氧模壓樹脂(EMCs)和鋁墊上的聚醯亞胺(PI)膜。這蝕刻的過程亦同時併用了物理的雷射和化學的濕蝕刻來解決過蝕刻的腐蝕問題，特別是在極端的球柵陣列封裝(BGA)封裝系統。而在剝層的技巧上搭配運用乙二胺的鹼性液和留有之前環氧模壓樹脂開?的混合酸液(硝酸:硫酸=2:1)能成?地去除聚醯亞胺膜於不同的封裝結構和不同厚度的幾何結構。 銅打線的逆向工程被使用在微電子封裝元件來檢視銅?鋁合金相。銅球接合部分在高溫儲存的封填狀可靠度測試和銅?鋁合金覆?率計算方法，大大增加了量產效率和確保改善打線流程的品質。在經過150 °C及2000小時的熱處理後，其結果顯示出微觀層疊狀的不同合金結構，包含CuAl2 CuAl和Cu9Al4。另外在銅鋁的合金層上發現了一些散布不均小孔洞，然而由於太微小並未構成產品可靠度的疑慮。此外在鋁墊的部分也浮現出類似碎裂狀的結構，這也被證實是在銅打線的過程由於超聲波震盪和下壓力而產生，並使銅跟鋁能有效結合更穩固的合金結構。在熱處理的過程中，銅?鋁合金之動力學成長方面也被同步地被測試，從阿瑞尼士方程式可知，合金成長速率(k)於三個不同的成長溫度下，可被求得，並且計算出活化能為76 13 kJ/mol，成長速率常數為k0=46 47 μm2/s。最後得出來的合金成長厚度之統馭方程式可被運用來預估在高溫的過程下，銅?鋁介面合金的行為模式，此在實際工程應用上可大為降低銅?鋁製成過程中的失效率。未封?的可靠度測試包含銅?鋁合金覆?率觀測和銅球的推力測試，工業上的規格大多訂於合金覆?率需大於80%且最小推力值為6 67 g/mil2 (=10 34 Kg/ mm2)。 高溫高濕加速測試用於檢驗銅鋁介面的腐蝕問題在銅球打線流程上以及評估選擇不同模塑料的影響(與環氧模壓樹脂裡的氫含量和氯離子等離子捕捉手有關)。腐蝕現象引發銅第二焊線的毀壞將被使用電化學分析法來全盤了解證實其實際銅打線半導體製程元件的失效機制。為了符合廣泛銅打線技術的應用，確認腐蝕區域和腐蝕產物在電子元件和組件上也將被討論，以確保一個高可靠度的電子元件系統被安裝在汽車的組件上或甚至安裝在航空硬體設備上。
Reliability Studies and Failure Analysis for Fine Cu-Al Bonding System in Microelectronic Packaging
建邦, 劉. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis