InSb红外探测器芯片金丝引线键合工艺研究

InSb红外探测器芯片镀金焊盘与外部管脚的引线键合质量直接决定着光电信号输出的可靠性,对于引线键合质量来说,超声功率、键合压力、键合时间是最主要的工艺参数。从实际应用出发,采用KS公司4124金丝球焊机实现芯片镀金焊盘与外部管脚的引线键合,主要研究芯片镀金焊盘第一焊点键合工艺参数对引线键合强度及键合区域的影响,通过分析键合失效方式,结合焊点的表面形貌,给出了适合InSb芯片引线键合质量要求的最优工艺方案,为实现InSb芯片引线键合可靠性的提高打下了坚实的基础。     

引线键合技术进展

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位.对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键.     

基于DOE和BP神经网络对Al线键合工艺优化

Al丝超声引线键合工艺被广泛地应用在大功率器件封装中,以实现大功率芯片与引 线框架之间的电互连.Al丝引线键合的质量严重影响功率器件的整体封装水平,对其工艺参数的优化具有重要工业应用意义.利用正交实验设计方法,对Al丝引线键合工艺中的三个最重要影响因数(超声功率P/DAC、键合时间t/ms、键合压力F/g)进行了正交实验设计,实验表明拉力优化后的工艺参数为:键合时间为40 ms,超声功率为25 DAC,键合压力为120g;剪切推力优化的工艺参数为:键合时间为50 ms,超声功率为40 DAC,键合压力为120 g.基于BP神经网络系统,建立了铝丝超声引线键合工艺的预测模型,揭示了Al丝超声键合工艺参数与键合质量之间的内在联系.网络训练结果表明训练预测值与实验值之间符合很好,检验样本的结果也符合较好,其误差基本控制在10%以内.     

引线键合工艺介绍及质量检验

介绍了引线键合工艺流程、键合材料及键合工具,讨论分析了影响引线键合可靠性的主要工艺参数,说明了引线键合质量的评价方法,并提出了增强引线键合可靠性的措施。     

全自动引线键合机相关键合工艺分析

以全自动引线键合机之键合工艺为引导,介绍了全自动引线键合的结构组成,超声键合的键合过程,从理论上分析了焊接过程中的主要因素,得出焊接过程中的基本工艺参数,并结合键合过程初步探讨了这些基本工艺参数的调节方法。介绍了键合品质的检验和基于DOE试验设计的工艺优化方法。最后对最主要两种失效模式进行了理论上的初步分析。     

金丝楔形键合强度的影响规律分析

金丝楔形键合是一种通过超声振动和键合力协同作用来实现芯片与电路引出互连的技术。现今,此引线键合技术是微电子封装领域最重要、应用最广泛的技术之一。引线键合互连的质量是影响红外探测器组件可靠性和可信性的重要因素。基于红外探测器组件,对金丝楔形键合强度的多维影响因素进行探究。从键合焊盘质量和金丝楔焊焊点形貌对键合强度的影响入手,开展了超声功率、键合压力及键合时间对金丝楔形键合强度的影响研究。根据金丝楔焊原理及工艺过程,选取红外探测器组件进行强度影响规律试验及分析,指导实际金丝楔焊工艺,并对最佳工艺参数下的金丝键合拉力均匀性进行探究,验证了金丝楔形键合强度工艺一致性。     

混合集成电路的外引线键合技术

混合集成电路外引线键合的方式很多。与混合集成电路的内引线键合不同，外引线键合时，键合丝的1端在管壳的引线柱上。因此，管壳外引线金属镀层的结构、镀层材料、键合丝的性能和键合工艺因素都将影响混合电路外引线键合的质量。本文主要对Au丝球焊、Au丝点焊、SiAl丝超声焊等不同的键合工艺及其对应的金属学系统进行研究，并对其结果进行比较。采用Au丝点焊工艺键合混合电路外引线的效果最佳。     

超细间距引线键合第一键合点工艺参数优化试验研究

引线键合是应用时间最长、技术最为成熟且目前市场占有率最高的芯片连接技术,但应用于超细间距引线互连还有许多技术有待研究.目前除了需要不断提高键合机硬件性能外,开发满足超细间距引线键合要求且性能稳定的键合工艺十分必要.本文对超细间距引线键合第一键合点质量的影响因素进行了深入的分析.采用正交试验法对相关因素进行了研究试验,取得了相应的试验结果,为深入了解第一键合点质量的影响机理和规律提供了依据.     

功率器件引线键合参数研究

引线键合作为芯片封装的关键工艺,其键合质量直接影响器件性能.功率器件普遍采用粗铝丝超声楔形键合,对芯片区域第一键合点和第二键合点键合工艺参数进行了系统研究,并以剪切力作为衡量键合质量的方法,采用单因子分析法,研究各个参数对键合点强度的影响,利用正交试验方法,确定最优参数,并比较两类键合点的差异,为该领域引线键合工艺参数...     

试验设计方法在超声楔形焊工艺优化中的应用

采用实验设计方法对超声楔形焊引线键合工艺进行实验设计,研究了超声功率、键合压力和键合时间对键合强度的影响,得到了拟合程度好的统计模型和优化后的超声楔形焊工艺参数。在最优的工艺条件下,键合质量得到了提高。     

LTCC基板金丝热超声楔焊正交试验分析

引线键合是微组装技术中的关键工艺,广泛应用于军品和民品芯片的封装。特殊类型基板的引线键合失效问题是键合工艺研究的重要方向。低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板在微波多芯片组件中使用广泛,相对于电镀纯金基板,该基板上金焊盘楔形键合强度对于参数设置非常敏感。文章进行了LTCC基板上金丝热超声楔焊的正交试验,在热台温度、劈刀安装长度等条件不变的情况下,分别设置第一键合点和第二键合点的超声功率、超声时间和键合力三因素水平,试验结果表明第一点超声功率和第二点超声时间对键合强度影响明显。     

第一顺序键合引脚失效分析及键合可靠性提高

文章分析了一例采用金丝热超声键合电路在工艺监控过程中的键合强度检测合格,在高温稳定性烘焙后其引线抗拉强度同样符合MIL-STD-883G方法2011．7的要求,但电路在使用中出现第一顺序键合引脚开路现象。经分析是由于芯片键合区（压点）的材料、结构、键合工艺参数处于工艺下界,以及此类缺陷不能通过键合引线抗拉强度在线监测（包括125℃下的24h高温贮存后的检测）检测出而导致。最后针对缺陷所在,通过改进检测方法、键合工艺设置等消除了键合缺陷,并提高了键合可靠性。     

金丝球焊机金丝检测技术

在应用于三极管压焊的全自动金丝球焊机中,金丝检测是确保压焊过程工艺质量的关键技术。通过设计金丝的打火失球检测和第一焊点、第二焊点压焊失败检测电路,实现金丝球焊机的金丝压焊效果自动检测功能。实验证明,所设计的检测电路完全满足压焊工艺质量的要求。     

Evaluation of wire bonding performance, process conditions, and metallurgical integrity of chip on board wire bonds

Chip on board wire bonding presents challenges to modern wire bonding technology which include smaller, closely spaced wire bond pads; bonding to soft substrates without special processing and pad construction; and diverse first bond and second bond metallurgies. These challenges are addressed by extensive bonding accuracy tests, a design of experiments approach for optimizing wire bond process parameters, reliability testing, and detailed materials characterization of the metallurgical integrity of the wire bonds. The thermo-mechanical integrity of the wire bond interconnects was evaluated by wire pull and hot storage tests. Hot storage testing allowed for detection of samples with an electrolytic gold surface finish that was too thin, and exhibited a contamination-corrosion condition of the nickel under-plating. Other samples with an excessively thick, rough textured nickel under-plating layer exhibited poor wire bond-ability. The methodology of materials analyses of the metallurgy of the wire bond interconnects is described. The paper illustrates a wire bond lift technique that is used to inspect for cratering damage and the “area-uniformity” of gold aluminum intermetallics. An improved understanding of the wire bonding process was achieved by showing the dependence of the visual appearance of the wire bonds on wire bond process parameters.     

BCB-to-oxide bonding technology for 3D integration

Process optimization of BCB polymer to silicon oxide bonding was investigated. The suitable bonding temperature is about 300 °C, while bond failure of BCB-to-oxide bonding is observed starting from 400 °C. Bonding interface morphologies and bond strengths of BCB-to-oxide bonding were investigated as well. PECVD oxide to BCB bonding has better bonding quality than that of thermal oxide to BCB bonding. Si–O–Si bonds may be the reason of a strong BCB to oxide bonding. Water molecules link BCB and oxide surfaces during the initial contact, while Si–O–Si bonds are formed during bonding. This proposed mechanism of BCB-to-oxide bonding provides a guideline for polymer to oxide hybrid bonding technology in 3D integration.     

自动楔焊键合第一键合点跟部损伤控制

在自动楔焊键合中,要提高键合引线的抗拉强度,最重要的一点就是要减小第一键合点跟部的损伤。文章简述了自动楔焊键合的工艺过程,分析了在自动楔焊过程中造成第一键合点跟部损伤的主要原因：劈刀本身结构会对键合引线造成一定的摩擦损伤,劈刀在键合第一点后垂直上升所产生的应力会对第一键合点根部造成损伤,键合引线在拉弧过程中也会造成键合引线摩擦受损,送线系统的张力也会对第一键合点根部造成一定的损伤。文中还讨论了如何尽量减小摩擦和应力对第一键合点跟部所造成的损伤。     

IGBT全自动装片机工艺方法研究

IGBT全自动装片机是用于IGBT制造封装业中的后道封装工艺-固精工序。传统的封装工艺采用两台设备经过两次装片,两次加热,容易造成两次氧化的工艺、应力二次释放等问题。文章讨论的IGBT装片工艺是在一台设备上完成双芯片键合和焊料封装工序,实现IGBT器件的高速、精确装片,为了实现本工艺采用了双抓取、双Wafter平台技术,双识别、双监控系统等多项高端技术。文章从IGBT全自动装片机研究的必要性、工艺的创新性、可行性等几个方面进行了分析。     

晶圆低温直接键合技术研究进展

晶圆低温直接键合技术与传统键合方式相比具有对晶片及器件损伤小、无中介层污染、无需外部电场辅助等优势,在功率型半导体光电及电力电子器件、大功率固体激光器、MEMS、光电集成等领域具有巨大的应用潜力.文章从低温直接键合技术的发展历程入手,重点介绍了湿法疏水键合、湿法亲水键合和等离子体活化键合的物理化学机制.系统阐述了低温直接键合的工艺流程和键合强度的表征方法,探讨了低温直接键合的技术发展趋势,并对低温直接键合工艺的改善和创新应用拓展进行了展望.     

多层芯片应用中的封装挑战和解决方案

The continuous growth of stacked die packages is resulting from the technology‘s ability to effectively increase the functionality and capacity of electronic devices within the same footprint as a single chip.The increased utilization of stacked die packages in cell phone and other consumer products drives technologies that enable multiple die stacks within a given package dimension.This paper reviews t6he technology requirements and challenges for stacked die packages.Foremost among these is meeting package height is 1.2mm for a single die package.For stacked die packages,two or more die need to fit in the same area.That means every dimension in the package has to decrease,including the die thickness.the mold cap thickness,the bond line thickness and the wire bond loop profile.The technology enablers for stacked die packages include wafer thinning,thin die attachment,low profile wire bonding,bonding to unsupported edges and low sweep molding.