温度冲击下粗铝丝键合强度退化行为研究

对大功率器件中两种直径(250 μm/380 μm)铝丝键合强度在温度冲击试验下的退化行为进行了研究,分析了试验后铝丝键合强度的退化情况。设置了不同的工艺参数水平,通过温度冲击试验加速键合点失效,对不同参数水平进行评估。对不同温度冲击试验条件下的退化行为进行比较。采用扫描电子显微镜对试验后脱键点的断口形貌及组织成分进行分析,分析了不同镀金层厚度对键合点强度及可靠性的影响。结果表明,两种直径铝丝均出现键合强度退化现象,厚金焊盘键合强度下降不明显,薄金焊盘在试验后出现大量键合点脱键现象,表现出较差的抗温度冲击能力。     

半导体器件键合铝丝的发展趋势

介绍了半导体器件键合铝丝在电子工业中的应用情况，着重叙述了通过添加微量元素改进铝丝的键合性能。对球焊铝合金丝，复合铝合金丝和镀层铝合金丝的开发进行了简要说明。     

超声波键合用铝丝机械性能和防腐性能的研究

研究了用于集成电路封装，分立器件的微细铝丝，描述及比较了Al-1%Si,Al-Mg(Al-0.5%Mg,Al-1%Mg)，特殊合金（Al-Mg-Pd,Al-Cu-Fe)和替代铝材料的机械性能及防腐性能，丝拉到最终尺寸后，在不同温度下退火，并在相同条件下测试不同丝材的破断强度，屈服强度和延伸率，在经过高压蒸煮测试（PCT）后，通过考察丝表面和模截面的腐蚀程度介绍了铝丝的防腐性能和剩余强度，结果发现可根据铝丝的拉伸性能和防腐性能丝进行分类。     

键合参数对AgAuPdRu键合线键合性能影响研究

利用扫描电镜研究φ0.025 mm的Ag-0.8Au-0.3Pd-0.03Ru银基键合线不同键合参数对无空气焊球(free air ball,FAB)形状及球焊点、楔焊点形貌的影响,结果表明,烧球电流或者烧球时间其中之一不变时,FAB直径随着烧球时间(烧球电流一定)和烧球电流(烧球时间一定)的增加而增大,烧球电流为30 mA、烧球时间为700 μs时,键合线FAB呈标准圆球形;键合压力一定时,键合线球焊点焊盘直径随着超声功率的增大而显著增加,键合功率为80 mW、键合压力0.30 N时,球焊点具有较好的微观形貌;键合压力为0.25 N,超声功率为80 mW时,楔焊点具有规则的鱼尾形貌,并具有较好的连接强度。     

银丝键合烧球参数对键合质量的影响

经键合试验,测试焊线挑断力和焊球推力,观察焊球和电极界面形貌,研究了烧球电流和时间对银键合丝键合质量的影响。结果表明,随烧球电流增大、时间延长,键合无空气焊球(FAB)直径增大;FAB球颈晶粒尺寸是电流和时间共同作用的结果,晶粒尺寸越大、挑断力越小,18 mA-1.0ms烧球所得挑断力最小;在FAB尺寸相近的前提下随烧球电流减小,焊球推力降低,键合过程中电极易受损导致电极材料挤出率增大;高电流-短时间(23 mA-0.6 ms)烧球有利于银丝获得较好的键合质量。     

单晶铜键合丝的球键合性能研究

通过对自制单晶铜键合丝进行球键合工艺试验,并对键合后焊点分别进行键合拉力(BPT)和剪切力(BST)测试,以及对键合点的组织、界面进行观察和显微硬度测试.结果表明, 单晶铜键合丝进行球键合后,焊点所能承受的拉断力和剪切力均为近似正态分布,具有较高的可信度,50 μm的单晶铜键合丝的CPK值达到1.8以上,属于优质的过程能力指数.焊点经过可靠性试验后,界面依然清晰、较为平直,没有发现界面处形成微量弥散分布的金属间化合物和Kirkendall空洞,表现出稳定的电学和界面组织性能.     

选择性阳极键合技术在光栅陀螺中的应用

阳极键合技术广泛应用在晶圆级MEMS器件制造和封装当中,对于有悬臂梁结构器件容易在键合时发生吸合. 采用选择性阳极键合技术防止陀螺在键合中吸合失效. 推导了陀螺梁与玻璃的静电吸合电压公式并建立吸合电压与硅结构-玻璃间隙关系模型. 采用深硅制作陀螺结构,在玻璃基底溅射Al/Cr制作光栅,最后进行阳极键合. 结果表明,键合界面没有缺陷,铬及其氧化物导电抗吸合性使得硅-玻璃阳极键合未发生静电吸合失效现象,对样品进行抗剪强度测试,得出平均键合强度为33.94 MPa,键合质量良好.     

基于铜铟微纳米层常温超声辅助瞬态固相键合技术

目的 采用针状形貌铜铟微纳米层和超声能量,在常温下实现键合互连,保证互连的可靠性,从而解决传统回流焊工艺因高温引发的高热应力、信号延迟加剧等问题。方法 将镀有铜铟微纳米层的基板表面作为键合偶,对键合接触区域施加超声能量和一定压力,实现2块铜铟基板的瞬态固相键合。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射(XRD)、焊接强度测试仪等分析键合界面处的显微组织、金属间化合物及剪切强度,并对键合界面进行热处理。结果 在超声作用和较小的压力下,铜铟微锥阵列结构相互插入,形成了稳定的物理阻挡结构。键合界面处的薄铟层在超声能量作用下,其原子快速扩散转变为金属间化合物Cu2In。Cu2In是一种优质相,具有良好的塑性,有利于提高互连强度。当键合界面铟层的厚度为250 nm,键合压力为7 MPa,键合时间为1 s时,获得了相对最佳的键合质量,同时键合界面孔洞消失。热处理实验结果表明,这种固相键合技术无需额外进行热处理,就能获得良好的键合强度。结论 铜铟微纳米针锥的特殊形貌及超声波能量的引入,使键合在室温条件下即可瞬间完成,键合质量良好,可以获得较小的键合尺寸。     

键合界面金属间化合物对可靠性影响的研究现状

在微电子封装过程中,键合丝被广泛应用,而键合可靠性对于产品的应用性能有着极大的影响,受到人们的广泛关注。键合丝与常用的铝焊盘之间是异质材料,在应用和服役的过程中会在界面上产生金属间化合物(IMC),对器件可靠性产生影响,同时,键合强度也与键合丝和焊盘之间的界面反应联系密切,因此了解键合丝与铝焊盘之间金属间化合物的形成与演变对键合可靠性的影响是有必要的。本文综述了Au/Al、Ag/Al和Cu/Al三种键合界面上金属间化合物的形成与演变的研究现状,并根据目前的应用状况,展望了未来的应用发展前景。     

硅-玻璃-硅阳极键合机理及力学性能

采用两步法阳极键合技术成功实现了硅-玻璃-硅的连接. 两次键合过程中,电流特征有明显差异,第一次键合电流先迅速增大到峰值电流,然后迅速衰减至一较小值. 受先形成Na⁺离子耗尽层的影响,第二次键合电流从峰值电流衰减的过程中,出现二次增大然后衰减的现象. 利用扫描电镜对键合界面进行观察,结果表明玻璃两侧界面均键合良好,玻璃表面可观察到大量析出物. 利用万能材料试验机对键合强度进行测试,结果表明,界面强度随着键合电压的升高而增大. 断裂主要发生在玻璃基体内部靠近第二次键合界面一侧.     

Effect of ultrasonic power on wedge bonding strength and interface microstructure

During the aluminum wire wedge bonding, the ultrasonic power and bonding strength were obtained. Based on those data, the relationship between ultrasonic power and bonding strength was studied. The results show that： 1） ultrasonic power is affected by ultrasonic power ratio and other uncontrolled factors such as asymmetric substrate quality, unstable restriction on the interface between wedge tool and aluminum wire; 2） when ultrasonic power is less than 1.0 W, increasing ultrasonic power leads to increasing bonding strength and decreasing failure bonding; on the contrary, when ultrasonic power is greater than 1.6 W, increasing power leads to decreasing bonding strength and increasing failure bonding; 3） only when ultrasonic power is between 1.0 W and 1.6 W, can stable and high yield bonding be reached. Finally, the microstructure of bonding interface was observed, and a ring-shaped bond pattern is founded in the center and friction scrape besides the ring area.     

Bonding mechanism of ultrasonic wedge bonding of copper wire on Au/Ni/Cu substrate

The ultrasonic wedge bonding with d 25 μm copper wire was achieved on Au/Ni plated Cu substrate at ambient temperature. Ultrasonic wedge bonding mechanism was investigated by using SEM/EDX, pull test, shear test and microhardness test. The results show that the thinning of the Au layer occurs directly below the center of the bonding tool with the bonding power increasing. The interdiffusion between copper wire and Au metallization during the wedge bonding is assumed negligible, and the wedge bonding is achieved by wear action induced by ultrasonic vibration. The ultrasonic power contributes to enhance the deformation of copper wire due to ultrasonic softening effect which is then followed by the strain hardening of the copper wedge bonding.     

Ag-4Pd键合合金线性能和组织对键合强度的影响

利用扫描电镜、强度测试仪、热导率测试仪分析了Ag-4Pd和Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线的性能及组织差异,研究了微量Ru元素对Ag-4Pd键合合金线球焊点尺寸、焊点形貌及键合强度的影响。结果表明:Ru元素的加入使Ag-4Pd键合合金线热导率由403 W/m?K降低到385 W/m?K,Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线无空气焊球(free air ball)形状较Ag-4Pd键合合金线规则,提高了键合合金线焊点连接强度;Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素使其热影响区长度由50μm减小至35μm,消除了由于热影响区长度过大导致的颈部微裂纹缺陷;Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素细化了晶粒,增加了相同体积内不同取向的金属晶粒数目,改善了变形时的协同作用,降低了形变的不均匀性程度,获得了较规则的Ag-4Pd键合合金线球焊点形貌。     

Temperature effect in thermosonic wire bonding

1 Introduction Currently, thermosonic wire bonding and flip chip bonding are the main electrical packaging types in first level IC chip manufacture domain. Wire bonding is simple and somewhat mature, and nowadays it holds 75% in all electrical packaging …     

高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。     

钢—半固态铝熔体压力复合板的界面力学性能与结构

采用压力复合方法实现了钢半固态铝熔体复合, 对复合板的界面剪切力学性能和界面结构进行了研究, 确定了半固态铝熔体固相率与复合板界面剪切强度之间的关系以及钢半固态铝熔体复合板的界面结构。结果表明： 铝熔体固相率为３２ ．２ ％ 时, 复合板界面剪切强度最大, 为６９ ．７ ＭＰａ , 其界面是由铁铝化合物和铁铝固溶体交替构成的新型结构。     

Effect of ultrasonic power and bonding force on the bonding strength of copper ball bonds

Copper wire, serving as a cost-saving alternative to gold wire, has been used in many high-end thermosonic ball bonding applications. In this paper, the bond shear force, bond shear strength, and the ball bond diameter are adopted to evaluate the bonding quality. It is concluded that the ef/~cient ultrasonic power is needed to soften the ball to form the copper bonds with high bonding strength. However, excessive ultrasonic power would serve as a fatigue loading to weaken the bonding. Excessive or less bonding force would cause cratering in the silicon.     

Ni-Al超声楔焊键合分离界面的结构特性及演变规律

设计了一系列的粗铝线楔焊键合试验，用扫描电镜测试分离的楔焊界面，通过采集驱动电信号分析了压电陶瓷输入功率特性。结果表明，Ni—Al超声键合的界面模式形如脊皱圆环，中心和外边是未结合的摩擦痕，脊皱构成强度，相同参数条件下，一焊脊皱峰和转化的超声能大于二焊；其它参数不变的条件下，随压力的增加，键合面尺寸增大，圆环的短轴延伸为长轴，随时间的增加，脊皱扩展为完整的圆环，脊皱尺寸向中央扩大，随功率的增加，摩擦痕和脊皱加剧，且这些参数存在一个最佳范围。     

室温包覆拉拔铜包铝线双金属接合的微观分析

为了从微观角度分析室温包覆拉拔铜包铝线双金属接合的机理,根据理论计算和实验结果相结合,分析得出:室温包覆拉拔铜包铝线的双金属结合是在施加于两个金属体的外力作用下,两个金属体表面的异类原子靠近至原子间相互作用势较低,能够相互交换电子、产生吸引力的距离,并且两个金属体表面的大量原子间的共同引力作用的结果。Cu-Al双金属固相结合前处于分离表面,在外力的作用下,塑性变形使金属表面贴近,在塑性变形时两表面凸凹的相互摩擦生热产生"热激活"使表面活化。包覆拉拔后在一定条件下双金属界面会发生原子间的相互扩散,扩散有利于提高结合强度,但不是结合的必要条件。