基于Minitab DOE的铝丝楔焊键合工艺参数优化

为提高国产陶瓷外壳用于铝丝楔焊键合的可靠性和产品质量,利用Minitab统计软件对一种封装形式为CQFP84的国产陶瓷外壳用于铝丝楔焊键合的工艺参数进行试验设计,并对试验结果进行直观分析和方差分析。讨论过键合功率、键合压力、键合时间及超声功率缓慢上升时间(Ramp)对键合拉力的影响及其显著程度。试验研究表明第2段参数的键合压力、第2段参数的键合功率及第1段参数的Ramp对键合拉力值有显著影响,以键合拉力为参考指标,得到了较优的键合工艺参数,通过验证试验键合拉力相比工艺参数优化前有明显提高,分散度也有明显改善,达到了提高产品可靠性的目标。     

微波组件硅铝丝键合工艺参数的优化

通过控制单一变量的试验方法,研究了超声功率、超声时间、键合压力等参数对硅铝丝键合一致性和可靠性的影响,分析了每个参数对硅铝丝键合的影响规律.通过正交试验方法,优化了键合参数组合,并进行试验验证.通过环境试验对微波组件中硅铝丝键合的可靠性进行评价,在某产品上进行验证,并抽样对其可靠性进行评价.产品键合点形貌良好,一致性高...     

金属外壳引线键合可靠性研究

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式的优势,在连接方式中占主导地位。其中把内部电路与金属外壳内引线柱之间的连接称为引线键合,目前90%以上的封装管脚采用引线键合连接。引线键合强度和可靠性不仅与键合工艺有关（比如键合工艺参数、键合设备、操作技能等因素）,而且与外壳引线的镀覆结构、镀层厚度、内引线柱高度等因素密切相关。文章简要介绍了引线键合工艺的基本原理,通过试验分析并比较了金属外壳镀覆结构、镀层厚度、内引线柱高度对键合可靠性的影响,提出了优化键合可靠性的外壳设计原则。     

F&K 6400键合机在SMD封装中的应用

键合是SMD封装中的一道重要工序,F&K 6400键合机是德国F&K公司专门面向细铝丝键合的设备,采用超声作为键合能量。在键合工艺中不同材质的金属管座会形成不同的冶金系统,有些情况下会造成接触面腐蚀或者柯肯德尔空洞,并最终影响产品的可靠性。键合时采用的超声功率、键合时间、键合压力、键合方式等工艺参数直接影响到产品的产量和性能。在批量生产的基础上,作者分析了适合F&K 6400键合机在生产中采用的键合材料及工艺参数,并列出了生产过程中设备常见的故障及可能原因。     

Ni/Pd/Au镀层的键合可靠性

研究了陶瓷外壳不同厚度Ni/Pd/Au镀层的键合可靠性,并分析了金丝球焊、硅铝丝楔焊和粗铝丝楔焊经300℃不同时间贮存后键合强度变化及键合失效模式变化,并与Ni/Au镀层键合进行了对比。研究结果表明,随着Au层厚度的增加,相同键合参数、相同镀层的金丝球焊的键合强度一致性有明显提升,随高温贮存时间增加,Ni/Pd/Au镀层的金丝键合强度一致性变差;相同实验条件下、不同镀层外壳的硅铝丝键合强度基本一致,300℃、1 h贮存后硅铝丝键合强度降低,随着高温贮存时间的增加,硅铝丝键合强度变化不大;随Au层厚度的增加,粗铝丝楔焊键合强度一致性变差,且失效模式主要为键合点脱落。     

铝丝键合焊点颈部损伤研究

在铝丝键合中,要提高键合铝丝的拉力强度,最重要的一点就是减少第一焊点颈部的损伤。该文简述了铝丝键合的工艺过程,分析了在自动键合过程中造成第一键合点颈部损伤的主要原因:焊接参数设置不当会造成焊点过应力损伤;焊接顺序不合理会造成超声波作用后,焊点颈部损伤;键合劈刀沾污以及劈刀本身的设计结构也会对焊点造成一定的损伤;键合引线在拉弧度的过程中也会因摩擦受损;压爪或垫块未完全固定基岛,引起键合过程中焊点颈部损伤。     

基于镍钯金PCB的数字传声器键合工艺匹配研究

介绍了数字传声器的关键结构,并基于其既有焊接又有键合工艺的特点,为提高PCB连接可靠性,特别是这种IC封装用PCB与芯片连接的可靠性,引入了镍钯金PCB,实现了其高可靠性的连接;并根据键合工艺的的要求,优化选择了键合温度、键合机台压力、功率和键合时间等工艺参数,进行了一系列引线键合实验,取得了键合点的相关实验数据,并对...     

引线键合在温度循环下的键合强度衰减研究

研究了18、25、30μm三种金丝和25、32、45μm三种硅铝丝键合引线在不同温度循环次数下的键合强度衰减规律,并研究了拉断模式的比例。结果表明,所有试验样品,无论是否经历温度循环,均达到了GJB548B-2005方法2011.1中的最小键合强度要求,均未出现焊点拉脱的现象。随着温度循环次数的增加,金丝键合强度先略微增大,后缓慢减小并趋于平缓。硅铝丝键合强度先较快减小,后缓慢减小,并趋于平缓。相比于金丝,硅铝丝在0～50次的温度循环下键合强度衰减较快。通过曲线拟合,获得不同丝径下的键合强度衰减变化方程。     

金属外壳引线键合可靠性研究

本文简要介绍了引线键合工艺的基本原理,分析并比较了金属外壳镀覆结构、镀层厚度、内引线柱高度对键合可靠性的影响,提出了优化键合可靠性的外壳设计原则。     

功率器件引线键合参数研究

引线键合作为芯片封装的关键工艺,其键合质量直接影响器件性能.功率器件普遍采用粗铝丝超声楔形键合,对芯片区域第一键合点和第二键合点键合工艺参数进行了系统研究,并以剪切力作为衡量键合质量的方法,采用单因子分析法,研究各个参数对键合点强度的影响,利用正交试验方法,确定最优参数,并比较两类键合点的差异,为该领域引线键合工艺参数...     

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.     

Nickel-palladium bond pads for copper wire bonding

The semiconductor packaging industry is undergoing a step-change transition from gold to copper wire bonding brought on by a quadrupling of gold cost over the last 8 years. The transition has been exceptionally rapid over the last 3 years and virtually all companies in the industry now have significant copper wire bonding production. Among the challenges to copper wire bonding is the damage to bond pads that had been engineered for wire bonding with the softer gold wire. This paper presents an extensive evaluation of electroless NiPd and NiPdAu bond pads that offer a much more robust alternative to the standard Al pad finish. These NiPd(Au) bond are shown to outperform Al in virtually all respects: bond strength, bond parameter window, lack of pad damage and reliability.     

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。     

铝带键合:小型功率器件互连新技术

随着半导体封装尺寸日益变小,普遍应用于大功率器件上的粗铝线键合技术不再是可行的选择.新近推出的铝带键合突破了封装尺寸的限制,实现了小功率器件封装中键合工艺的强度和性能优势.铝带键合提供了一个近乎完美的技术替代,且比现有技术更具吸引力.文中介绍了铝带键合工艺技术,着重关注其在小型分立器件中的应用.就SOL8和更小型无引脚...     

Challenges and developments of copper wire bonding technology

Copper wire bonding has been studied for more than two decades. While copper wire bonding has many advantages over gold wire bonding, many challenges have to be solved to meet its application requirements. This paper presents the measures to overcome Cu oxidation, the optimization of bonding parameters and the improvement in capillary design. The reliability mechanism of copper wire bonding is described from the standpoints of IMC growth, pad Al squeeze and the ability of wire looping. The challenges of copper wire bonding on low-k wafers and some solutions are also briefly introduced.     

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.     

特殊情况下的压焊

引线键合质量直接影响半导体产品的可靠性。在这里我们探讨在芯片的焊盘(PAD)或内管脚表质量不好的情况下,改善压焊质量的方法。     

不同状态的Si-Al丝对键合点根部损伤的影响

键合点根部损伤是Al丝超声键合工艺中最常见的问题,严重的根部损伤不仅使焊点的键合强度降低,甚至会使键合点失效。通过优化键合机器的工艺参数、分析键合丝的组分和采取不同的退火条件,研究Al丝超声键合中,键合点根部损伤的程度,为键合丝的选用和提高Al丝超声键合强度提供依据。     

Influence of surface contamination on metal/metal bond contact quality

The influence of surface cleanliness of Au/Ni coated multichip materials (MCMs), Ag plated Cu lead frames, and Al bond pads on semiconductor chips on the strength of Au wire bond contacts has been investigated. A clean surface is important for good adhesion in any kind of attachment process. Investigations by means of x-ray photoelectron spectroscopy have been performed on the bond substrates to determine the chemical composition, the nature as well as the thickness of the contamination layer. The influence of contamination on bond contact quality has been examined by pull force measurements, which is an established test method in semiconductor packaging industry for evaluating the quality of wire bonds. The results clearly show that a strong correlation between the degree of contamination of the substrate and pull strength values exists. Furthermore, a contamination thickness limiting value of 4 nm for Au and Ag substrates was determined, indicating good wire bond contact quality. The effect of plasma cleaning on wire bondability of metallic and organic (MCMs) substrates has been examined by pull force measurements. These results confirm the correlation between surface contamination and the strength of wire bond contacts for Au/Ni coated MCMs and Ag plated Cu lead frames. Atomic force microscopy measurements have been performed to determine the roughness of bond surfaces, demonstrating the importance of nanoscale characterization with regard to the bonding behavior of the substrates. Finally, bonding substrates used in integrated circuit packaging are discussed with regard to their Au wire bonding behavior. The Au wire bonding process first results in a cleaning effect of the substrate to be joined and secondly enables the change of bonding energy into frictional heat giving rise to an enhanced interdiffusion at the interface.