背景：在芯片封裝領域，銅線鍵合技術由于其成本效益和良好的電學性能而被廣泛應用。銅線鍵合的芯片使用的發(fā)煙硝酸開蓋方法不再適用。芯片在認證和失效分析過程中，需要打開封裝而不破壞內部的鍵合結構，這就涉及到銅線鍵合的開蓋能力。

價值：具備良好的銅線鍵合的開蓋能力是芯片認證質量的保證，同時也是確保失效分析成功率的重要因素之一。芯片開蓋作為破壞性分析的第一站，開蓋能力的提升對實驗室能力建設具有重大的意義。

現狀：早期在沒有試劑配方時銅線鍵合樣品開蓋后鍵合絲幾乎全斷

咨詢業(yè)界TOP第三方實驗室獲得了一個配方（硫酸：硝酸=1:1,130℃），銅線鍵合樣品開蓋基本能夠保證線不斷，但不穩(wěn)定（如下圖中間打線會有幾根斷線的情況）。

在發(fā)煙硝酸中加入濃硫酸可以抑制硝酸對銅的腐蝕，這種開蓋方法被業(yè)界普遍應用。而各家實驗室的配方均對外保密，我們獲得的配方可能并不是一個最優(yōu)配方，因此需要進行研究找到一個最優(yōu)配方。

為什么加入硫酸可以抑制硝酸對銅的腐蝕？

機理如下：

a）硝酸根離子的氧化性和氫離子的關系

硝酸根離子表現強氧化性依賴于溶液中的氫離子，硝酸的氧化反應實際上是硝酸根離子在酸性條件下獲得電子的過程。銅與硝酸的反應中，硝酸根離子在氫離子存在時：NO3-+4H++3e-→NO+2H2O。這表明氫離子是參與硝酸根離子還原反應的必要物質。

當加入硫酸后，硫酸大量電離出氫離子，使得溶液中的氫離子濃度大幅增加。根據能斯特方程（用來計算電極上相對于標準電勢而言的指定氧化還原對的平衡電壓的方程。

在電化學中，能斯特方程表達式為：E=E°- (2.303*RT) * (logQ°-logK°)），對于硝酸根離子/氮氧化物電對，氫離子濃度增加會改變該電對的電極電勢。電極電勢的改變會影響硝酸根離子的氧化能力，使得其氧化能力在一定程度上降低。

b）銅表面保護膜的形成

銅和硫酸反應式如下：Cu + 2H2SO4(濃)=Cu2SO4+SO2↑+ 2H2O。硫酸亞銅是一種溶解度相對較小的物質，它會在銅表面沉淀形成一層保護膜。這層保護膜會阻止硝酸分子或硝酸根離子與銅表面的直接接觸，從而抑制硝酸對銅的腐蝕（因此有的實驗室為了開蓋效果更好，會在配方中加入硫酸銅或硫酸亞銅）。從反應動力學角度來看，銅表面被硫酸亞銅覆蓋后，硝酸根離子與銅表面的有效碰撞頻率大大降低，使得腐蝕反應的速率顯著減小。

c）競爭反應的影響

溶液中存在硝酸和硫酸時，由于硫酸提供了大量的氫離子，硝酸根離子和硫酸電離出的氫離子之間存在一種競爭關系。硫酸電離出的氫離子會與硝酸根離子結合參與反應，但這種結合可能會改變硝酸根離子的反應路徑或者反應速率。例如，可能會形成一些中間產物或者過渡態(tài)物質，這些物質的形成使得硝酸根離子原本對銅的腐蝕反應受到干擾，從而抑制了硝酸對銅的腐蝕。

研究目的：對銅線鍵合樣品開蓋進行研究，提升銅線鍵合樣品開蓋能力。

本文將使用6西格瑪工具對銅線鍵合芯片進行開蓋研究

通過對開蓋后的樣品使用SEM檢查鍵合絲直徑和形貌，研究不同配方下銅線鍵合樣品的開蓋效果。

確定主要研究因子：

IPO分析：

DOE1：

DOE1結果交互作用顯著但主效應不顯著，結合DOE1的結果和文獻內容，固定溫度（一個高溫一個低溫條件），變動硝硫配比做單因子研究，探尋可能存在的曲線。

DOE2：

從實驗結果看，70℃下有兩個化學配方直徑基本一致，通過對開蓋形貌進行觀察，確認在XX條件下形貌更優(yōu)，故選用該化學配方。

驗證：對最優(yōu)的配方重復10次試驗，驗證效果。

推廣：將改善后配方應用于其他常見封裝類型芯片開蓋可見開蓋效果得到顯著提升。