键合过程中金属间化合物形成区域的分布研究

近年来,在半导体集成电路封装工艺中,金线逐渐被铜线所取代,以获得更低的制造成本、更优异的电学/热学性能和更高的产品可靠性.然而,由于铜线比金线硬度高且易氧化,使得在焊线工艺中铜铝金属间化合物(Intermetallic Compound,IMC)没有传统的金铝金属间化合物致密度和覆盖率高,容易对焊盘下方的电路造成机械损...     

IC封装中键合线传输结构的仿真分析

随着高频高速集成电路制造工艺的不断进步,电子封装技术的发展也登上了一个新高度。作为微电子器件制造过程中的重要步骤之一,封装中的传输线、过孔、键合线等互连结构都可能对电路的性能产生影响,因此先进的集成电路封装设计必须要进行信号完整性分析。介绍了一种键合线互连传输结构,采用全波分析软件对模型进行仿真,着重分析与总结了键合线材料、跨距、拱高以及微带线长度、宽度五种关键设计参数对封装系统中信号完整性的影响,仿真结果对封装设计具有实际的指导作用。     

键合线弧高度对键合拉力的影响分析

在集成电路封装的质量控制中,键合拉力的地位非常重要。作为键合质量好坏的主要判定基准之一,影响键合拉力的因素有很多,包括键合工艺参数、焊线材料类型、拉力测试吊钩的测试位置、焊线线径以及线弧的长度和高度等。主要讨论在键合线弧投影长度不变的情况下,线弧高度的变化对键合拉力产生的影响。通过对不同线弧高度条件下测得的拉力数据进行整理分析,结果表明:键合线弧越高,拉力就越大;反之,拉力则越小。这为集成电路组装的正常量产过程中,工程技术人员对于键合线弧整体高度的合理有效控制及键合拉力规范的合理定义提供了参考依据。     

陶瓷封装电路键合引线冲击应力下的短接判定方法

高可靠集成电路普遍采用陶瓷封装。但是陶封电路内部的空封结构易导致键合线在受到外界机械冲击后引起相邻键合线短接。因此在设计阶段对键合线的选择、布线布局设计、键合工艺参数优化以及封装后的引线抵抗外界应力的能力显得尤为重要。在高速摄像机摄像和电学判定组合方法的基础上,提出一种改进型的键合线短路判定方法。该方法实时对所有被测CQFP228封装的FPGA电路端口进行判定。试验证明,该方法可以大大提高判定评估准确率,降低判定步骤。     

铜键合线的发展与面临的挑战

介绍了当今微电子封装中重点关注的铜键合引线,指出了铜键合线的优缺点.铜线键合是一种代替金和铝键合的键合技术,人们关注它不仅因为它的价格成本优势,更由于铜线特有的机械和电学等方面的优良性能,当然,铜线键合技术还存在不少问题和挑战,针对这些存在的问题,进行了简要的介绍并提出相应的解决办法.     

台面型焊盘的引线键合工艺研究

引线键合工艺是微电子封装的基础工艺,广泛应用于军品和民品芯片的封装。特殊结构焊盘的引线键合失效问题是键合工艺研究的重要方向。文章主要针对台面型焊盘,从热压键合、超声键合、热超声键合原理进行了分析,对台面型焊盘的工艺适应性给出了建议。使用热超声键合工艺进行台面型焊盘的引线键合需要尽可能降低超声功率,避免键合焊盘的机械损伤,并通过平衡其他各变量保证键合点的强度。侧重于热超声键合工艺的应用,分析台面型焊盘与热超声键合过程相关的失效现象,通过样件及小批量试制,对工艺参数进行了优化验证,针对故障件统计分类给出了相应的解决途径。     

铜引线键合中芯片焊盘裂纹成因及消除研究

由于铜线硬度大和0.18μm技术芯片的结构复杂,在电子封装铜引线键合的大批量生产中,铜引线键合后芯片的焊盘上容易出现裂纹,造成了严重的质量缺陷。基于0.18μm技术芯片,利用ASM引线键合机型,研究了焊盘上产生的裂纹典型形貌和消除方法。首先分析现有铜引线键合参数下的裂纹形貌作为对比基准,然后通过全因子实验设计(DOE)分析产生裂纹的主要参数,再通过微调不同的参数来降低裂纹数量以及最后消除裂纹。实验中收集的数据类型有引线键合后铜球直径的大小、拉球值、推球值、金属间化合物的覆盖率及裂纹数量等。实验结果表明:1)在铜引线键合过程中存在塑性形变,大的塑性形变能够促进裂纹的形成;2)影响裂纹产生的主要参数为铜引线键合中的超声波输出各阶段键合功率,包括待机功率、预键合功率、键合功率;3)在初始键合接触阶段,设置较大的搜索速度、接触阈值和初始键合压力都有利于裂纹的消除;4)在铜引线键合的预键合阶段,相关的摩擦运动参数,如预键合功率、预键合摩擦运动的周期数及幅度等参数设置过大,不利于裂纹的消除,反而使裂纹数量迅速增长。通过实验研究得出了消除电子封装铜引线键合中的0.18μm技术芯片焊盘上裂纹的途径,可为相关芯片的铜引线键合技术及产品生产提供参考。     

铜引线键合工艺研究

传统的半导体封装以铝线和金线为基础。功率器件使用铝线作为连接裸片焊盘与引线框架的互联通道,非功率器件使用金线为互联通道。由于金的价格昂贵,人们一直在寻找替代材料。铜作为物理和化学性质与金接近而价格低廉的金属材料,自然引起人们的关注。文章对铜引线键合工艺的关键问题进行了系统研究。这些研究内容包括自动焊线机的机器参数调整、焊球显微硬度测试、击穿电压测试、焊球高温老化形变、焊球接触电阻测试等内容。这些是铜焊线替代金焊线后影响产品可靠性及产品特性参数的关键问题。通过对机器参数的调整试验得出了适合于大规模生产的工艺参数。     

MEMS圆片级真空封装金硅键合工艺研究

提出一种适用于微机电系统(MEMS)圆片级真空封装的键合结构,通过比较分析各种键合工艺的优缺点后,选择符合本试验要求的金硅键合工艺.根据所提出键合结构和金硅键合的特点设计键合工艺流程,在多次试验后优化工艺条件.在此工艺条件下,选用三组不同结构参数完成键合试验.之后对比不同的结构参数分别测试其键合质量(包括键合腔体泄漏率...     

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。     

Comparison of the copper and gold wire bonding processes for LED packaging

Wire bonding is one of the main processes of the LED packaging which provides electrical interconnection between the LED chip and lead frame. The gold wire bonding process has been widely used in LED packaging industry currently. However, due to the high cost of gold wire, copper wire bonding is a good substitute for the gold wire bonding which can lead to significant cost saving. In this paper, the copper and gold wire bonding processes on the high power LED chip are compared and analyzed with finite element simulation. This modeling work may provide guidelines for the parameter optimization of copper wire bonding process on the high power LED packaging.     

Comparison of the copper and gold wire bonding processes for LED packaging

Wire bonding is one of the main processes of the LED packaging which provides electrical interconnection between the LED chip and lead frame.The gold wire bonding process has been widely used in LED packaging industry currently.However,due to the high cost of gold wire,copper wire bonding is a good substitute for the gold wire bonding which can lead to significant cost saving.In this paper,the copper and gold wire bonding processes on the high power LED chip are compared and analyzed with finite element simulation.This modeling work may provide guidelines for the parameter optimization of copper wire bonding process on the high power LED packaging.     

镀Pd Cu线键合工艺中Pd行为研究

由于Cu线热导率高、电性能好、成本低,将逐渐代替传统Au线应用于IC封装.但Cu线键合也存在Cu材料本身固有特性上的局限:易氧化、硬度高及应变强度等.表面镀Pd Cu线材料的应用则提供了一种防止Cu氧化的解决方案.然而,Cu线表面的Pd层很可能会参与到键合界面形成的行为中,带来新的问题,影响到Cu线键合的强度和可靠性.对镀Pd Cu线键合工艺中Pd的行为进行了系统的研究,使用了SEM,EDS等分析手段对cu线、烧结Cu球(FAB)、键合界面等处Pd的分布状况进行了检测,结果证明Pd的空间分布随着键合工艺的进行发生了很大的变化,同时还对产生Pd分布变化的原因进行了分析和讨论.     

半导体封装行业中铜线键合工艺的应用

文章介绍了半导体封装行业中铜线键合工艺下,各材料及工艺参数(如框架、劈刀、设备参数、芯片铝层与铜材的匹配选择)对键合质量的影响,并总结提出如何更好地使用铜线这一新材料的规范要求。应用表明芯片铝层厚度应选择在0.025mm以上;劈刀应使用表面较粗糙的;铜线在键合工艺中使用体积比为95:5的氢、氮气混合保护气体;引线框架镀银层厚度应控制在0.03mm～0.06mm。     

IC键合铜线材料的显微力学性能研究

用于IC(集成电路)的键合铜线材料具有低成本、优良的导电和导热性等优点,但其高硬度容易对铝垫和芯片造成损伤,因此对其硬度的测量是一项关键技术。纳米压痕测量技术可以方便、准确地测量铜线材料的显微硬度值和其他力学性能参数。描述了纳米压痕测量技术的原理以及对铜线材料样品进行纳米压痕测量的参数选择,进行了测量试验。结果表明,原始铜线、FAB(金属熔球)、焊点的平均硬度分别为1.46,1.51和1.65GPa,为键合铜线材料的选择和键合工艺参数的优化提供了依据。     

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。     

红外探测器组件封装中的引线特性研究

引线互联是红外探测器封装的关键工艺之一,而采用何种引线则会直接影响红外探测器组件的电学、力学和热学性能。引线互联需要考虑引线的材料、线径、长度和引线工艺,因而红外探测器封装中通过采用多种引线来满足不同需求。系统介绍了红外探测器封装所用引线的电学、力学和热学性能,重点测试和分析了金丝、硅铝丝、铂金丝等引线在大气和真空环境下的熔断电流。大气环境下引线的熔断电流明显大于真空环境下,并与经验公式的结果基本一致。该研究可为航天用红外探测器封装的引线选择提供参考。     

浅谈镀钯铜线的特性

随着金线价格一路上涨并创下历史新高,大型封装厂正在加大对铜线制程的投入。通过封装厂多年的摸索,发现镀钯铜线是金线很好的替代品。文章分析了镀钯铜线作为键合线材料本身的基本性质,镀钯铜线引线键合的特征和镀钯铜线PCT实验的可靠性。通过分析发现镀钯铜线材料本身有优良的导电和导热特性,同时还有很好的抗氧化性。镀钯铜线在键合过程中需要保护气体的保护,通过硬度实验发现镀钯铜线的硬度较大,因此需要在键合过程中防止弹坑的出现。通过PCT实验证实镀钯铜线具有较好的可靠性。     

铜线键合Cu/Al界面金属间化合物微结构研究

由于铜线具有较高的热导率、卓越的电学性能以及较低的成本,被普遍认为将逐渐代替传统的金线而在IC封装的键合工艺中得到广泛的应用。铜线键合工艺中Cu/Al界面金属间化合物(IMC)与金线键合的Au/Al IMC生长情况有很大差别,本文针对球焊键合中键合点的Cu/Al界面,将金属间化合物生长理论与分析手段相结合,研究了Cu/Al界面IMC的生长行为及其微结构。文中采用SEM测试方法,观察了IMC的形貌特点,测量并得到了IMC厚度平方正比于热处理时间的关系,计算得到了生长速率和活化能数值,并采用TEM,EDS等测试手段,进一步研究了IMC界面的微结构、成分分布及其金相结构。     

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。