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。     

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。     

自动金丝球焊工艺中第一键合点成球缺陷分析

引线键合在多芯片微波组件微组装上应用广泛,通常会用金丝实现芯片与基板、基板与基板间的互连。自动金丝球焊是互连方法的一种,它具有生产效率高、一致性好的特点。文章针对在生产过程中出现的第一键合点成球缺陷展开原因分析,即键合工艺参数不当、真空系统故障和线夹间距不当等。系列试验验证,线夹间隙不当可造成上述缺陷,解决该问题的办法是将线夹间隙调整到0.05 mm。     

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.     

引线键合机压力控制的研究和系统设计

本文研究了在引线键合过程中对焊接有重要影响的参数—压力,运用STC12C2052AD单片机芯片,以PID为控制技术,对压力控制系统进行设计。实验测量结果表明,系统是有效的,合理的,改善了引线键合机的键合质量和键合稳定性。     

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。     

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.     

化学镍金基板焊点的失效分析

硅麦克风在消费类电子产品中成功应用,近年来得到了迅猛发展。硅麦克风的封装工艺由于MEMS的特殊结构和封装材料的特殊性,与常见IC封装有许多不同点。其中引线键合工序由于所使用的PCB基板材料特殊的加工工艺,使得引线在PCB基板上的焊点失效成为研究硅麦克风封装成品率和可靠性的一个重要课题。文章重点探讨了硅麦克风封装过程中引线键合工序焊点失效问题,通过不同金线键合方式和金线键合参数的分析,确立了适合于硅麦克风封装的金线键合工艺。     

基于正交试验的金丝键合工艺参数优化

金丝键合是实现微波多芯片组件电气互连的关键技术。介绍了引线键合技术的基本形式,分析了键合工艺参数对键合质量的影响。基于正交试验方法,通过对影响25μm金丝键合第一键合点质量的工艺参数优化进行试验研究,确定最优化的工艺参数水平组合,达到提高金丝键合工艺可靠性的目的。     

微波电路引线键合质量的影响因素分析

在一级封装的三种实现电气连接的互连方法中,内引线键合是一种传统的最成熟的技术.其工艺主要分为球焊与楔焊,其中后者由于焊点较小,适用于微波混合电路的组装.从工艺的角度出发,明确了除引线键合参数(超声频率和功率、温度、压力、时间)的设置以外,键合表面与界面的问题对引线键合的质量影响极大,并分别从键合材料的选用、键合表面的状态、键合工具的选型等三方面进行论述.同时结合实际工作,对常见的键合问题与原因分析以及引线键合质量评估的方法进行了说明.     

A theoretical study to improve wire sag of ultra-long wire bond loops for 3D/MCM packaging

An innovative theoretical model by altering cross section of gold wire is proposed to reinforce the wire sag stiffness of a wire bond that suffered low yield for the applications of 3-dimensional and multi-chip module (MCM) packaging. The flexural rigidity of a wire bond is found to be a function of the material properties in the moment of inertia of a bond wire. Suffice to say, if the moment of inertia of the bond wire can be raised, the associated sag deflection will be diminished. By manipulating the moment of inertia of the bond wire, the sag deflection of the wire bond can be regulated appropriately to avoid wire sag and even the wire sweep enigma. The ellipse-like cross section of a wire bond is applied as a numerical example to improve the wire sweep stiffness or wire sag stiffness in this study. The results show the sag deflection of a wire bond can be reduced significantly if the ellipse-like cross section is oriented in the preferred direction of flexural rigidity of a wire bond. Furthermore, a systematic study of matching design is performed to control wire sag and wire sweep for the wire bonding applications of overhang cross-stacked and step-stacked packaging. It shows that to use a single diameter of bonding wire in these complicate bonding environments of overhang stacked configurations is a favored possibility. The advantages shown from the theoretical study need to be implemented in further work in a production environment on current wire bonding equipment.     

一种优异温度稳定性Ka波段上变频放大模块

研究了Ka波段变频放大电路的设计及其温度补偿技术,分析了上变频放大模块的基本原理,分别对射频增益及检波电压进行了温度补偿,提出了一种优异温度稳定性、高线性度、高增益稳定性的总体设计方案。该变频放大模块由放大电路、温补电路、混频电路、滤波电路及功率放大器等单元电路组成。运用Agilent ADS软件完成了模块的整体电路设计。同时,介绍了一种基于场仿真软件和实测相结合的方法,建立毫米波多芯片组件中互连的键合线模型,将键合线的寄生电感融入了上变频放大模块电路设计中,显著提高键合线互连电路的频率响应。采用多芯片组装工艺制作了高性能的变频放大模块,实现了在Ka波段输出功率＞于30.6 dBm,全温范围功率波动＜0.8 dB,全温检波电压指示波动＜0.2 V,测试结果与仿真结果一致。     

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。     

基于LTCC技术的毫米波键合金丝的分析与优化设计

金丝互连是实现毫米波多芯片组件的关键技术,金丝跨距和焊盘尺寸对其毫米波特性有重大影响.论文采用商业软件对LTCC互连金丝的传输特性进行建模分析,利用5阶低通滤波器模型对金丝传输结构进行改进,一方面最大化了金丝跨距和焊盘尺寸,减小了公差的影响,减轻了对工艺的要求,提高了成品率;另一方面提高了低通特性的截至频率,改善了毫米波频段传输性能,满足工程设计需要.设计中采用软件仿真结果作为训练样本得到神经网络模型,利用遗传算法对改进结构参数进行优化,缩短了设计时间.     

A method to determine the sweep resistance of wire bonds for microelectronic packaging

Many kinds of gold wire and bond profiles have been used in wire bonding technology. To date, no solid experimental results have been available to guide the bond designer in the choice of a better looping system. A method is proposed for evaluating the sweep resistance of wire bonds during the transfer molding process. The wire sweep method was developed to obtain load-transverse displacement curves of wire bonds. The sweep stiffness of a wire bond is defined as the index of sweep resistance to drag during the transfer molding process, and can be evaluated on the basis of the load-transverse displacement curves. A wire bond with high sweep stiffness possesses a low wire sweep and sag for integrated circuit packaging. In this study, three types of wire bonds, Q-loop, S-loop and M-loop bonds, were examined to determine the sweep stiffness. The results showed that the Q-loop bond has the highest sweep stiffness for fixed bond spans and bond heights. For longer connections or crossing another chip in multi-chip module/three-dimensional packages, the M-loop bonds were affected significantly by their kinking numbers within a bond. The experimental results indicated that the M-loop bond has 13-75% better sweep resistance than the S-loop bond, depending on the bond span and bond height used.     

Reliability model for Al wire bonds subjected to heel crack failures

In power electronic packages wire bonding is used for the electrical contact of the chips and for interconnections on the module substrate. Limiting factors for the reliability are solder fatigue and wire bond failures. In this work we investigate the material fatigue of aluminum bonding wires stressed by cyclic lateral bonding area displacement. Bond wire heel crack failures observed by experiments are found to be strongly dependent on the loop geometry. Based on a finite element model that accounts for elastic-plastic material properties, a life-time model for the Al wire (Coffin-Manson representation) is derived from the experiments.     

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。