铜丝键合在实际应用中的失效分析

研究并总结了铜丝键合塑封器件在实际应用环境中工作时发生的几种不同失效模式和失效机理,包括常见封装类型电路的失效,这些封装类型占据绝大部分铜丝键合的市场比例。和传统的实验室可靠性测试相比,实际应用中的铜丝失效能够全面暴露潜在可靠性问题和薄弱点,因为实际应用环境存在更多不可控因素。实际应用时的失效或退化机理主要包括:外键合点氯腐蚀、金属间化合物氯腐蚀、电偶腐蚀、键合弹坑、封装缺陷五种类型。对实际应用中的数据和分析为进一步改善铜丝键合可靠性、提高器件稳定性提供了依据。     

芯片键合系统的失效案例研究与分析

键合工艺技术是半导体封装环节中的重要技术方法,而键合系统相关的失效也直接影响着电子元器件的互连可靠性。虽然同为键合区域的失效,但失效机理却千差万别。针对性地讨论了Au-Al、 Cu-Al和Al-Al这3个键合系统中常见的基于材料特性和工艺过程的失效模式。结合相关实际案例,采用扫描电子显微镜（SEM）、 X射线能谱分析仪（EDX）、离子研磨（CP）等物理和化学分析手段,研究并分析了键合工艺开裂、双金属间键合退化、接触腐蚀和功率器件的键合丝退化等模式的失效机理,得到各种失效模式对应的失效原因为键合工艺参数不适配、金属间化合物（IMC）过度生长、原电池效应和金属层疲劳剪切力与形变等。通过列举的检测方法能准确识别器件的失效模式,并对症提出相应的改善策略,为提高键合系统的可靠性提供指导。同时,可以通过功率循环试验观测和识别功率器件的键合退化。     

铜线键合塑封器件破坏性物理分析技术

铜线替代传统的金线键合已经成为半导体封装工艺发展的必然趋势,因其材料和制造工艺的特点,其破坏性物理分析方法不同于金线或铝线键合的器件。提出铜丝键合塑封器件破坏性物理分析的步骤及判据参照标准,讨论了器件激光开封技术的工艺步骤和参数值以及键合强度测试判据和典型断裂模式,以解决铜线键合塑封器件的破坏性物理分析问题。     

铜丝键合塑封器件开封方法的改进研究

通过分析塑封器件的开封过程中使用传统的化学开封方法的关键过程和制约因素,并进行了相应的改进,设计出一种将激光烧蚀和化学腐蚀相结合的铜丝键合塑封器件的开封方法;通过在不同的开封温度和浓酸配比条件下进行效果对比,总结出该方法开封铜丝器件的关键因素和推荐参数,对开封铜丝键合器件具有一定的指导作用。     

金丝引线键合失效的主要因素分析

通过对金丝引线键合工艺失效模式的研究,分析影响金丝引线键合失效的各种因素,并提出相应的解决措施.为金丝引线键合的实际操作和理论学习提供技术指导,从而更好的降低键合器件的失效率、提高键合产品的成品率和键合效率.     

铜丝键合工艺研究

键合铜丝作为微电子工业的新型研发材料,已经成功替代键合金丝应用于IC后道封装中。随着IC封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝应用从低端产品如DIP、SOP向中高端QFP、QFN、多层线、小间距焊盘产品领域扩展。因封装制程对键合铜丝的性能要求逐步提高,促进了铜丝生产商对铜丝工艺性能向趋近于金丝工艺性能发展,成为替代金丝封装的新型材料。本文首先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。     

铜丝键合工艺研究

键合铜丝作为微电子工业的新型研发材料,已经成功替代键合金丝应用于IC后道封装中。随着IC封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝应用从低端产品如DIP、SOP向中高端QFP、QFN、多层线、小间距焊盘产品领域扩展。因封装制程对键合铜丝的性能要求逐步提高,促进了铜丝生产商对铜丝工艺性能向趋近于金丝工艺性能发展,成为替代金丝封装的新型材料。文章首先讲述了铜丝键合的优点,指出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。文章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。     

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。     

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。     

镀钯铜丝芯片键合工艺控制和可靠性研究

随着金价的不断上升,集成电路封装成本越来越高。为此,集成电路封装厂商纷纷推出铜线键合来取代金丝键合,以缓解封装成本压力。但是纯铜丝非常容易氧化,为了提高键合生产效率及产品可靠性,目前封装厂商主要采用镀钯铜丝作为键合丝。对集成电路镀钯铜丝键合生产技术和工艺控制方法进行了探讨,并和金丝及纯铜丝工艺控制进行了比较分析。对镀钯铜丝键合工艺主要失效模式进行了介绍和说明,并就弹坑检测试验方法进行了比较分析和总结。特别是对特殊产品的弹坑检测试验如何才能确保结果准确,进行了实例分析。     

高级IC封装中新兴的细铜丝键合工艺

在铜丝或铜条长期应用于分立器件及大功率器件的同时,近年又出现了晶片的铜金属化工艺。由此,业内人士采用铜作为丝焊键合的一种材料,进而带来了一些新工艺的研究。结果证实,铜金属化使电路的线条更细、密度晚高。因而铜丝可以作为一种最有发展前景及成本最低的互连材料替换金丝,进行大量高引出端数及小焊区器件的球形或楔形键合工艺。本文要阐述了铜丝键合工艺在IC封装中的发展现状及未来发展方向。     

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。     

铜丝键合工艺在微电子封装中的应用

在铜丝或铜条长期应用于分立器件及大功率器件的同时，近年又出现了晶片的铜金属化工艺。由此，业内人士采用铜作为丝焊键合的一种材料使用，进而开始了一些新工艺的研究。结果证实，铜金属化使电路的线条更细、密度更高。因而铜丝可以作为一种最有发展前景及成本最低的互连材料替换金丝，可进行大量高引出端数及小焊区器件的球形或楔形键合工艺。主要阐述铜丝键合工艺在微电子封装中的现状及未来发展方向。     

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。     

Si/Ti/Au/Si键合技术研究及其应用

运用Si／Ti／Au／Au／Ti／Si在N2保护下及420℃左右，成功地实现了Au／Si共熔键合，成品率达到90％以上。该键合方法能进行选择区域键合，完全避免了由于Si／Si熔融键合过程中高温退火给微电子机械系统(MEMS)器件带来的畸变甚至失效，为新型室温红外探测器的研制奠定了良好的工艺基础，是此类结构MEMS器件的理想键合封装方法。     

芯片铝焊盘上不同金属丝键合质量研究

金属键合丝是半导体封装中非常关键的材料,它直接影响到键合的工艺表现和互连的可靠性。以不同金属丝(金丝、钯铜丝、金钯铜丝、银丝)和芯片铝焊盘第一焊点的键合为研究对象,分析对比各金属丝作为键合丝材料本身的基本性质、与铝焊盘键合第一焊点的工艺性能、与铝焊盘键合第一焊点的可靠性,发现其工艺性能和可靠性都满足半导体封装的键合要求。可靠性试验显示,各金属丝与铝焊盘之间的金属间化合物生长速度不同,但与可靠性失效无直接关系;可靠性失效都是由于金属丝焊球与铝焊盘脱落造成的;选择不同金属丝键合可满足不同的可靠性要求。     

用于MEMS器件的键合工艺研究进展

随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中.键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现.目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合.     

键合质量与电子元器件应用可靠性

采用扫描电镜对与键合质量有关的基础材料,Si-A1丝、导电胶、外壳压点及元器件芯片压点质量的综合分析,提出元器件键合质量的高可靠性取决于基础材料的内在质量.面对21世纪电子工业的发展,加强基础材料的研究和控制,是提高军用器件高可靠性的必由之路.     

一种基于退化数据的元器件可靠性定量检验方法研究

针对高可靠元器件可靠性鉴定中缺乏可靠性级别定量评价的问题,基于失效物理,分析了键合强度参数退化及失效判据,并给出了退化模型的数学表达和参数估计方法,研究基于退化量分布的可靠性定量检验方法,并采用AD厂家的AD524SD作为试验器件,进行了相应的试验分析和验证。结果表明,提出的高可靠性级别器件鉴定检验方法具有很好的工程适用性和应用价值。     

GaN材料键合技术研究进展

GaN材料及其有关光电子器件的研制是近年来光电子研究领域内的研究热点之一,而键合技术又是光电子集成研究领域内一项新的制作工艺。利用键合技术也可以研制出一些新型的光电子器件,这些器件用其他生长技术是不可能实现的。概括地介绍了近年来键合技术在GaN光电子器件及其集成领域内的研究进展和应用情况。