熱超聲倒裝過程的熱-力建模和多參量仿真.pdf

1、工業(yè)界在長期工業(yè)生產(chǎn)中積累了豐富的工藝認(rèn)識和工藝參數(shù)選擇的經(jīng)驗，并發(fā)展了各種形式的微電子工業(yè)鍵合設(shè)備。但對其原理尚缺乏系統(tǒng)闡明，不少與核心機(jī)理有關(guān)的重要現(xiàn)象，較多停留在定性的描述上，遠(yuǎn)不能適應(yīng)高密度封裝對互連技術(shù)提出的要求。各種物理、化學(xué)、力學(xué)作用下，對微小鍵合凸點的各種參數(shù)進(jìn)行實時測試相當(dāng)困難，用有限元軟件進(jìn)行仿真是解決以上問題的有效手段。 本文利用熱超聲倒裝鍵合過程的實驗結(jié)果，作為仿真的初始條件，建立了熱超聲倒裝過程的有限元

2、仿真模型，對熱超聲倒裝過程中的微小鍵合凸點進(jìn)行了多參量仿真。 主要研究創(chuàng)新點如下： 1、在超聲波作用過程中，材料發(fā)生軟化與否只對應(yīng)力的大小有影響，而對其分布并無明顯影響；界面上不同的摩擦狀況對應(yīng)力的分布及大小均有影響：摩擦系數(shù)越大，界面上所產(chǎn)生的應(yīng)力集中越大； 2、鍵合區(qū)瞬態(tài)溫度特性會影響到鍵合質(zhì)量，不同的鍵合工藝參數(shù)，使得界面的瞬態(tài)溫度特性有明顯不同。鍵合溫升與鍵合壓力和超聲波振幅密切相關(guān)，溫度斜率隨鍵合壓力和

3、超聲波振幅的增大而增大。在超聲波振幅為0.7μm，鍵合壓力為30g，超聲波加載9毫秒時，界面上的溫度升高了74.5度； 3、利用仿真所獲得的金凸點界面上的塑性應(yīng)變云圖和歷程圖，結(jié)合試驗結(jié)果，對界面上鍵合強(qiáng)度生成位置進(jìn)行了分析； 4、在超聲波振幅和摩擦力的聯(lián)合作用下，界面上產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)力值被放大，其中正應(yīng)力增加了2倍，切應(yīng)力增加了0.7倍。強(qiáng)大的應(yīng)力使材料發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生塑性流動，為界面生成鍵合強(qiáng)度提供良好的條件；