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。     

改善键合强度分布,提高器件可靠性——键合设备的影响

DPA试验中，键合强度值的大小是判断器件合格与否的一个定量标准，而键合强度值的分布状态则是影响器件在应用中的可靠性的重要因素之一，该文通过对大量试验数据的分析，指出键合设备对键合强度值分布状况的影响，并提出了改善键合强值分布状况的措施，以提高器件，特别是军品器件的可靠性，使其能完全满足DPA试验要求。     

Au-Al双金属键合可靠性分析

键合是半导体器件生产过程中的关键工序,对器件的产品合格率和长期使用的可靠性影响很大。在半导体器件中Au-Al键合系统的失效现象屡有发生,但又不可避免的使用,因此Au-Al双金属键合的可靠性备受人们的关注。通过分析Au-Al双金属键合的失效机理,提出了Au-Al双金属键合的正确设计方法及工艺控制措施,给出了多个批次多个品种的Au-Al双金属键合的实际使用结果。研究表明,只要设计正确,采用有效的工艺控制措施,在结温150℃以下使用,采用Au-Al双金属的器件仍然可以应用在高可靠场所。     

三相桥功率模块振动失效分析

可靠性验证中随机振动试验是造成功率模块失效的主要原因之一,通过对试验阶段三相桥功率模块的失效分析,表明随机振动造成的失效模式是互连键合线根部断裂.基于对键合线断裂失效机理研究,结合ANSYS有限元软件振动仿真,提出了可靠性改进提升方案,使键合线的等效应力从55.06 MPa降低至17.03 MPa,增加了键合线的工作寿...     

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。     

Si-玻璃阳极键合失效机理研究

在采用Si-玻璃阳极键合技术制备微惯性传感器的过程中,实验发现键合圆片中心区域键合失效。通过对键合机理和工艺过程进行分析,认为湿法腐蚀工艺引入钾离子(K+)污染是造成键合失效的主要原因,也可以对键合失效现象给出合理的解释。改变工艺参数进行了键合对比实验,结果表明,未受K+污染的键合圆片没有发生键合失效现象。提出了解决键合失效问题的两种方案,并首次提出在Si片表面生长氧化层提高失效区键合强度的方法;从理论上分析了增加SiO2介质层的可行性。强度测试结果表明,在SiO2厚度为150nm时,键合剪切强度达到14MPa,验证了方案的可靠性。利用上述方法制备出微加速度传感器敏感结构。     

半导体器件金铝键合的寿命研究

金铝键合失效是MOSFET器件常见的失效模式之一,主要是由于金属间化合物的生成,影响了金铝键合的接触电性能,从而导致键合强度下降,接触电阻升高。针对这种失效模式,进行了三种不同高温条件下的加速寿命试验,并对这三种试验的器件进行金铝键合现象观察,对目前工艺水平下的金铝键合寿命进行了评估。     

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。     

分立器件铜线的键合特点及其工艺研究

对铜线键合的优缺点及分立器件的结构特点进行了具体分析。根据分析结果,并结合具体的实验,给出了键合工艺条件和工艺参数对分立器件铜线键合过程的影响。此研究对提高分立器件铜线键合产品的质量及可靠性具有重要意义。     

微芯片铝键合点上氟沾污物成分的研究

微芯片铝键合系统的失效是器件可靠性研究的重要课题,铝键合点上的氟沾污加速了对铝合金化表面的腐蚀,导致微芯片的失效。国外的工作多数讨论氟沾污引起失效的机理;很少给出沾污物的系列化学成份。ＴＯＦ ＳＩＭＳ提供了一个探测和分析微芯片键合点上沾污成份的有力武器,作者比较了两个ＴＯＦ ＳＩＭＳ的负离子谱,一个是经目检发现键合点上有沾污斑点的芯片,另一个是键合点无沾污的芯片。根据对ＴＯＦ ＳＩＭＳ特征谱线和离子像的研究,认为沾污点的化学成份主要是铝氟化合物和铝氧氟化合物。进一步的工作发现除微芯片的制造工艺过程外,成品圆片的存放处理也是形成键合点上氟沾污的原因。     

基于PSASP程序的励磁系统PID控制的仿真与验证

励磁系统的PID参数对发电机组和电网稳定的可靠性和动态品质具有重要的作用。检验励磁系统PID参数准确性的方法主要是进行发电机空载阶跃响应试验。本文采用中国电力科学研究院研制的电力系统综合仿真程序PSASP对沧东电厂4号机励磁系统进行了5%机端电压阶跃仿真试验,然后根据仿真结果进行了现场试验,结果表明仿真结果对现场试验具有重要的指导意义,不仅节省了现场调试的时间,而且进一步提高了现场试验的安全性。     

电磁脉冲参数对二极管击穿特性的影响分析

为研究电磁脉冲作用下p-n-n+型二极管的击穿及损伤情况,文中结合Si基p-n-n+型二极管,采用漂移—扩散理论结合热流方程,建立了二极管的二维电热模型。仿真结果表明,电压信号的上升时间和幅值对二极管是否击穿有直接影响,上升时间越短、初始偏压越高,则二极管越容易击穿。损伤及烧毁阈值随电压幅度的增加而升高,随上升时间的增加而降低。     

灰色预测模型背景值赋值不合理性的证明及改进

文章根据灰色预测模型的建模机理,针对灰色预测模型中背景值的赋值过程,结合拉格朗日中值定理从数学上证明了灰色预测模型中背景值的赋值是不合理的。针对其不合理性,提出了一种模型改进的方法。并以重庆市农村用电量进行了实证分析,验证了模型改进的效果。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

澳洲插头产品的法规要求及标准解析

介绍了澳大利亚插头产品的法规要求及插头的型式、尺寸、参数和测试要点,分析了插头的电流额定值和配线之间的关系,强调了插销绝缘套的要求。对重要的试验项目,如弯曲试验、插销绝缘套的耐磨试验、温升试验、高温压力试验进行了说明。     

物联网网关与传感器终端通信适配相关技术分析

物联网网关作为物联网体系架构中连接传感器网络和电信网的重要网元,其与传感器终端的通信适配是物联网研究的一个重要方向。文章对多种适配方式进行了分析,并基于上述分析列举了典型应用示例。最后对物联网网关通信适配技术的发展及其在行业中的应用给出了相应建议。     

ECM的相位受振膜材料影响的讨论

着重讨论了驻极体电容传声器(ECM)的相位受振膜材料影响的问题,即振膜的基材在生产中,受生产过程影响而对振膜产生影响的分析,以及各种因素形成的应力对驻极体电容传声器(ECM)相位影响的分析.     

视距传播中地面起伏对传播中值衰减的影响

电波在以视距传播方式进行传播时,在低空大气层中还要受到地面的影响。文中具体分析了视距传播下几种传播模型中地面起伏对电波传播衰减中值的影响,并进行了相应的计算,最后给出相应地面起伏度与传播衰减中值之间的关系。     

烟幕消光性能数值计算方法发展现状

粒子光散射模型是计算烟幕材料消光性能的理论基础,也是研究物质与电磁波的作用原理以及从理论上设计先进光电干扰材料的关键。详细介绍了在烟幕材料计算领域广泛应用的几种数值计算方法,包括T矩阵法、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain Method,FDTD)、有限元法(Finite Element Method,FEM)和离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法。描述了这些方法的发展历程、优缺点和应用现状,并指出了烟幕粒子消光计算与模拟的发展方向。     

提高金属化电容器喷金质量探讨

金属化电容器端面喷金质量对电容器主要电性能指标——tg,起着决定性的影响。分析了影响金属化电容器端面喷金质量的因素,介绍了提高金属化电容器端面喷金质量的方法及如何检查金属化电容器端面喷金质量。