基于正交试验的芯片堆叠封装引线键合工艺研究

选取0.2032 mm (8 mil)金线采用热压超声键合工艺进行烧球、拉力和线尾等一系列正交试验,分析各个键合参数对键合质量的影响。研究结果表明,最优的引线键合工艺窗口为键合温度180℃或190℃、键合功率35 mW、键合时间15 ms或20 ms、键合压力0.12 N、烧球电流3200 mA、烧球时间350μs和尾丝长度20μm。在影响键合质量的各因素中,键合功率和键合压力对键合质量的影响显著,过大的键合功率会引起键合区被破坏,键合强度降低,过小的键合功率因能量不足会引起欠键合,键合强度降低。过大的键合压力会引起键合球变形而导致键合强度降低,过小的键合压力因欠键合而导致键合强度降低。     

芯片堆叠封装耐湿热可靠性

采用Abaqus软件模拟了CPU和DDR双层芯片堆叠封装组件在85℃/RH85%湿热环境下分别吸湿5,17,55和168 h的相对湿气扩散分布和吸湿168 h后回流焊过程中湿应力、热应力和湿热应力分布,并通过吸湿和回流焊实验分析了该组件在湿热环境下的失效机理。模拟结果表明,在湿热环境下,分别位于基板和CPU、CPU和DDR之间的粘结层1和2不易吸湿,造成粘结层的相对湿度比塑封材料低得多,但粘结层1的相对湿度比粘结层2要高。吸湿168 h后,在回流焊载荷下湿应力主要集中在芯片DDR远离中心的长边上,而最大湿热应力和热应力一样位于底层芯片CPU的底角处,其数值是单纯热应力的1.3倍。实验结果表明,界面裂纹及分层集中在底层CPU芯片的边角处和芯片、粘结层和塑封材料的交界处,与模拟结果相一致。