IC封裝的銅線鍵合工藝及其可靠性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代化科技和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展的需要,集成電路封裝高密度、高強度、低成本等要求越來越高。起著芯片連通作用的引線鍵合,在集成電路封裝工藝中非常關(guān)鍵的作用。傳統(tǒng)的引線鍵合工藝主要采用金線鍵合,但隨著金價的上漲和金屬本身特性限制越來越難以滿足日益增長的市場需要。此時銅線因其較低的成本和自身優(yōu)良的導電性、導熱性以及穩(wěn)定性等特點受到越來越多的關(guān)注,并大有希望取代主流的金線鍵合。但采用銅線作為鍵合材料也有很多工藝上的難點需要突破,因銅線本身

2、的高溫下易氧化和高硬度等特性,給引線鍵合工藝帶來了很多不穩(wěn)定因素,容易造成打線不粘、彈坑等失效模式。銅線鍵合工藝發(fā)展時間較短,影響鍵合工藝穩(wěn)定性的參數(shù)還有待研究和優(yōu)化,銅線鍵合的失效模式和產(chǎn)品的可靠度也是影響銅線工藝發(fā)展的關(guān)鍵。本課題就將以上銅線鍵合工藝中的問題為研究目的,采用實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析,通過對銅線鍵合工藝參數(shù)和失效模式分析,探索銅線鍵合的優(yōu)化方法和研究銅線產(chǎn)品的可靠性,主要內(nèi)容如下:
　　設(shè)計了銅線鍵合自由球成形過程中保

3、護氣體以及成形工藝參數(shù)的優(yōu)化實驗。實驗結(jié)果得到了最佳配比的銅線鍵合工藝保護氣體;經(jīng)過分析自由球成形的工藝各參數(shù)下的形球尺寸規(guī)律,發(fā)現(xiàn)影響形球工藝的最主要因素是燒球時間和燒球電流。銅球的尺寸會隨著燒球能量的增加而增加。通過對銅球成形不良的工藝參數(shù)分析,發(fā)現(xiàn)燒球時間、燒球電流以及銅線線尾距離打火桿中心的垂直距離的影響最為明顯。
　　分析了銅線鍵合工藝中的主要影響參數(shù),并對其中的關(guān)鍵參數(shù)超聲功率、焊接力和焊接時間進行了優(yōu)化實驗,得出一個

4、可控制范圍內(nèi)的超聲能量取件,為獲得到質(zhì)量良好可靠性高的產(chǎn)品提供了可參考的優(yōu)化焊接參數(shù)方向。
　　研究了銅線在引線鍵合過程中容易造成的失效模式,詳細闡述了其可能產(chǎn)生的部位和原因。其中針對對銅線工藝質(zhì)量和良率影響最大的焊點不粘(Non-stick on pad, NSOP)失效模式進行了詳細分析,列出了造成此類失效的主要影響因素和其控制方法。
　　分析了銅線鍵合在拉力測試和剪切測試中的主要失效模式。設(shè)計了實驗通過拉力測試和剪切測