铜丝球键合工艺及可靠性机理

文章针对铜丝键合工艺在高密度及大电流集成电路封装应用中出现的一系列可靠性问题,对该领域目前相关的理论和研究成果进行了综述,介绍了铜丝球键合工艺、键合点组织结构及力学性能、IMC生长情况、可靠性机理及失效模式。针对铜丝球键合工艺中易氧化、硬度高等难点,对特定工艺进行了阐述,同时也从金属间化合物形成机理的角度重点阐述了铜丝球键合点可靠性优于金丝球键合点的原因。并对铜丝球键合及铜丝楔键合工艺前景进行了展望。     

高温存储下铜线键合焊点分析

采用铜引线键合工艺生产的电子元器件在服役中会产生热,引起引线与金属化焊盘界面出现IMC(intermetallic compound,金属间化合物)。IMC的生长和分布将影响键合点的可靠性,严重时会出现"脱键",导致元器件失效。研究了焊点在服役过程中的演化,选取铜线键合产品SOT-23为试验样品,分析了在高温存储试验环境下焊点键合界面IMC的生长及微观结构变化情况。     

Sn-Ag-Cu焊点IMC生长规律及可靠性研究

Sn-Ag-Cu焊料目前是最有希望替代Pb-Sn合金的焊料.在回流焊过程和电子产品服役过程中,Sn-Ag-Cu焊料与基体金属间形成的金属间化合物(IMC)及其演变是影响焊点可靠性的主要因素之一.本文针对Sn-Ag-Cu焊料与Cu和Au/Ni/Cu界面形成的IMC,分析其回流和时效过程中IMC的变化规律.     

基于温冲应力环境的Au-Al键合可靠性

为了适应半导体器件的高可靠要求,对Au-Al键合抗温变应力性能进行了考核。试验结果表明,Au—Al键合具有较好的抗热疲劳性能,键合界面处无裂纹产生,且机械性能良好。然而试验中的高温应力导致金铝间形成了电阻率较高的化合物Au5Al2,引起键合失效。并对目前工艺水平下的Au-Al键台可靠性进行了评价,预测了键合寿命。     

板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性研究

文中引入一块不同于JEDEC标准测试板的圆形测试板,探究板级跌落碰撞下无铅焊点的可靠性.首先做模态试验了解测试板的动力学特性,接着做跌落测试,同时测量板的应变和加速度历程.并用ABAQUS软件进行模拟,模拟焊点在跌落碰撞条件下焊点的应力应变等.结果表明有限元模拟得到的应变、板中心的加速度响应和试验吻合,而且用模拟预测的失效焊点的位置与试验一致.失效模式是靠近封装一侧的金属间化合物(IMC)界面的脆性断裂.     

电子元器件金铝键合失效分析研究

金铝键合失效是电子元器件常见的失效模式之一。对某型号射频芯片和检波器两例产品开展了失效分析研究。结果表明,一例失效产品出现了键合丝脱落的情况,一例失效产品出现了键合拉力几乎为零的情况,这是由于铝焊盘与金键合丝之间形成了金铝间化合物,金铝间化合物电阻率较高,使得键合强度降低或键合脱开,最终导致产品失效。研究了金铝化合物的失效机理,借助扫描电子显微镜对金铝化合物形貌及元素进行了分析,最后对金铝化合物所导致的失效提出了预防和改进措施,对于提高电子元器件的可靠性具有一定的借鉴意义。     

无铅焊点的可靠性研究

焊点的质量和可靠性很大程度上决定了电子产品的质量.随着环境保护意识的增强,无铅焊料、无铅焊点成为了近年来的研究热点.无铅焊点由于焊料的差异和焊接工艺参数的调整,其可靠性势必会受到新的影响.从设计、材料和工艺角度分析了影响无铅焊点的可靠性的因素,最后分析了焊点的常见的可靠性问题产生的原因,并给出了相应的解决办法.     

无铅焊点的可靠性研究

电子产品的质量很大程度上取决于焊点的质量与可靠性。在无铅化进程中，由于无铅焊点焊料的不同和焊接工艺参数的调整，必然会给焊点可靠性带来许多新的影响。本文进行了焊点的失效分析，并从PCB和模板设计、表面组装材料、及工艺角度分析了影响无铅焊点可靠性的因素，最后分析了焊点的常见的可靠性问题的产生原因及解决办法等。     

无铅焊点失效模式及可靠性影响因素研究

传统的铅锡焊料中,铅及其化合物会给人类健康及环境带来严重危害,因此无铅焊料的研究与应用成为近年来的热点问题。由于焊料从有铅向无铅的转变,同时工艺参数随之调整,给焊点的可靠性带来了不可忽视的影响。本文从无铅焊点的可靠性出发,分析了焊点的几种主要失效模式,并从设计、焊料的选择以及工艺参数等方面分析了影响无铅焊点可靠性的因素,将无铅焊点所存在的新的可靠新问题进行了归纳与讨论。     

FeNi合金UBM圆片级封装焊点剪切力研究

FeNi合金与无铅焊料反应速率低,生成的金属间化合物(IMC)较薄,有望作为圆片级封装(WLP)凸点下金属(UBM)层材料.对两种FeNi UBM以及一种Cu UBM圆片级封装样品进行回流、湿热以及预处理实验,并通过推球的方法,对其焊点进行剪切测试.通过断面与截面分析,研究其在不同处理条件下的金属间化合物生长情况,分析其断裂模式.结果表明,FeNi UBM焊点剪切力高于Cu UBM.Fe47Ni UBM与焊料反应生成的金属间化合物较薄,对于剪切力影响较小,而Fe64Ni UBM与焊料反应生成离散的CuNiSn金属间化合物,对于其焊点强度有提高作用,Cu UBM与焊料反应生成较厚的金属间化合物,会明显降低焊点的剪切力.断面分析表明,Cu UBM会随焊球发生断裂,其强度明显小于FeNi UBM.     

微细间距引线键合中的可靠性提高工艺

在引线键合期间,工艺可靠性在整个的器件组装成本中扮演着一个重要角色。可靠性可以认为是引线键合机在规定条件和限定时间之内完成其符合要求的所需功能的或然率。由于键合故障、键合机部件装配零件问题、封装类型和不完全的工艺窗口导致了频繁的键合中断,可以导致除干扰工厂运行计划和产品质量之外的成品率降低和引线键合工艺中的停工。经过2年时间的研究,我们识别了在毛细管性能特性与键合故障之间的密切联系,提出了提高工艺可靠性的几点改进。     

集成电路内引线键合工艺材料失效机制及可靠性

引线键合是集成电路第一级组装的主流技术,也是30多年来电子器件得以迅速发展的一项关键技术。对引线键合技术和可能发生的失效现象进行了综述,对提高键合点长期储存／使用可靠性具有指导意义。     

对影响内引线键合可靠性的因素的分析与对策

简述了半导体器件内引线键合的机制及如何检测内引线的键合质量, 分析了影响内引线键合质量的因素, 重点分析了半导体器件最常见的失效模式——键合点脱落的因素, 并提出改进键合质量的几点措施     

铜丝球焊工艺的理论与实践

阐述了铜丝替代金丝的理论可行性与在实际应用中所需注意的要点,如防氧化装置、防弹坑键合参数、铜丝劈刀的参数要点等,最后对铜丝球焊的可靠性及几种重要的失效模式进行了探讨分析。     

发光二极管引线键合可靠性探讨

本文简要地描述发光二极管金丝引线键合过程,讨论分析了影响其键合可靠性的主要因素,说明了键合质量的评价方法,提出了增强键合可靠性的措施,以达到提高发光二极管寿命的目的.     

铜引线键合中影响焊球硬度因素的研究

铜丝球焊由于其经济优势和优越的电气性能近来得到了普及,然而,在引线键合工艺中用铜丝取代金丝面临着一些技术上的挑战。多年来,IC芯片焊盘结构已经逐步适应了金丝球焊。铜在本质上比金硬度高,因此以铜线取代金线便引出了有关硬度的问题。研究了用25．4μm铜丝球焊中与键合机参数有关的铜焊球硬度特性。采用电子打火系统不同的电流和打火时间设置,用5％氢气和95％氮气组成的惰性保护气体形成了一个典型的25．4μm大小的铜焊球,研究了维氏硬度的焊球。用实验设计建立了第一和第二键合参数,进行了无空气焊球基本数据调整。通过改变电子打火系统参数。对硬度特性进行了进一步的测试。典型的键合球的大小和厚度的第一键合响应证实铜键合球的生产实力与电子打火系统的电流和打火时间有关．     

等离子清洗对引线键合质量可靠性的影响

随着芯片集成密度的增加,对封装可靠性的要求也越来越高,而芯片与基板上的颗粒污染物和氧化物是导致封装中引线键合失效的主要因素。故有利于环保、清洗均匀性好和具有三维处理能力的等离子清洗工艺技术成为了微电子封装中首选方式。介绍了等离子清洗工艺的基本原理,通过不同材质构成的混合集成电路的清洗实验,探讨了等离子清洗对引线键合工艺的影响,论证了等离子清洗工艺是提高产品键合质量可靠性的一种有效手段。     

多芯片组件中金丝金带键合互连的特性比较

金丝、金带键合已经广泛应用于毫米波多芯片组件的互连之中。本文讨论了在20－40GHz 频率范围内,单根、两根、三根金丝和金带连接的性能。测试结果表明两根和三根金丝连接的性能优于金带连接的性能,金带连接的性能优于单金丝连接的性能。     

先进封装中引线键合前等离子处理

当今的封装工程师们正面临许多挑战,包括降低封装成本策略、成品率提高工艺过程以及错综复杂的无损伤处理、小尺寸器件如多芯片模块、叠层封装和混合电路封装等。为了确保更高的器件可靠性和最小的制造成本,一种经过充分处理的表面因其能够显著提高键合质量和可靠性而成功地在先进封装的引线键合中扮演了重要角色。气体等离子技术能够用于在引线键合前清洗焊盘以改进键合强度和成品率。这是进行表面处理的一种十分有效的方法,它能够显著地改进制造能力、可靠性以及先进封装的成品率。主要讨论了在引线键合前表面处理采用的等离子体的类型及其相关的一些考虑,并评论了实验结果和环氧树脂排放污染的实例细节及有关衬底材料和器件特性。     

铜丝键合工艺研究

讲述了铜丝键合的优点,列举了铜丝在键合工艺中制约制程的瓶颈因素有两个方面：一是铜丝储存条件对环境要求高,使用过程保护措施不当易氧化;二是铜丝材料特性选择、制具选择、设备键合参数设置不当在生产制造中易造成芯片焊盘铝挤出、破裂、弹坑等现象发生,最终导致产品电性能及可靠性问题而失效。本文通过对铜丝键合机理分析,提出解决、预防及管控措施,制定了具体的生产管控工艺方案,对实现铜丝键合工艺有很好的指导意义。