引線鍵合工藝參數(shù)對封裝質量的影響因素分析

1、引線鍵合工藝參數(shù)對封裝質量的影響因素分析引線鍵合工藝參數(shù)對封裝質量的影響因素分析目前IC器件在各個領域的應用越來越廣泛，對封裝封裝工藝的質量及檢測技術提出了更高的要求，如何實現(xiàn)復雜封裝封裝的工藝穩(wěn)定、質量保證和協(xié)同控制變得越來越重要。目前國外對引線鍵合工藝涉及的大量參數(shù)和精密機構的控制問題已有較為深入的研究，并且已經(jīng)在參數(shù)敏感度和重要性的排列方面有了共識。我國IC封裝封裝研究起步較晚，其中的關鍵技術掌握不足，缺乏工藝的數(shù)據(jù)積累，加之國外

2、的技術封鎖，有必要深入研究各種封裝封裝工藝，掌握其間的關鍵技術，自主研發(fā)高水平封裝裝備。本文將對引線鍵合工藝展開研究，分析影響封裝封裝質量的關鍵參數(shù)，力圖為后續(xù)的質量影響規(guī)律和控制奠定基礎。2.引線鍵合工藝引線鍵合工藝WB隨著前端工藝的發(fā)展正朝著超精細鍵合趨勢發(fā)展。WB過程中，引線在熱量、壓力或超聲能量的共同作用下，與焊盤金屬發(fā)生原子間擴散達到鍵合的目的。根據(jù)所使用的鍵合工具如劈刀或楔的不同，WB分為球鍵合和楔鍵合。根據(jù)鍵合條件不同，球

3、鍵合可分為熱壓焊、冷超聲鍵合和熱超聲鍵合。根據(jù)引線不同，又可分為金線、銅線、鋁線鍵合等。冷超聲鍵合常為鋁線楔鍵合。熱超聲鍵合常為金絲球鍵合，因同時使用熱壓和超聲能量，能夠在較低的溫度下實現(xiàn)較好的鍵合質量，從而得到廣泛使用。2.1鍵合質量的判定標準鍵合質量的判定標準鍵合質量的好壞往往通過破壞性實驗判定。通常使用鍵合拉力測試（BPT）、鍵合剪切力測試（BST）。影響B(tài)PT結果的因素除了工藝參數(shù)以外，還有引線參數(shù)（材質、直徑、強度和剛度）、吊

4、鉤位置、弧線高度等。因此除了確認BPT的拉力值外，還需確認引線斷裂的位置。主要有四個位置：⑴第一鍵合點的界面；⑵第一鍵合點的頸部；⑶第二鍵合點處；⑷引線輪廓中間。BST是通過水平推鍵合點的引線，測得引線和焊盤分離的最小推力。剪切力測試可能會因為測試環(huán)境不同或人為原因出現(xiàn)偏差，Liang等人[1]介紹了一種簡化判斷球剪切力的方法，提出簡化鍵合參數(shù)（RBP）的概念，即在幾何尺寸固定的情況下，鍵合工具的振動幅度主要隨超聲功率的增大而增大，受鍵

5、合力的影響很小。并且超聲功率越大，達到最大鍵合強度的時間越短，反映出越快的鍵合速度。但是過大的超聲功率會導致焊盤產(chǎn)生裂紋或硬化，降低鍵合強度。良好的自動鍵合機需要對超聲振幅和鍵合時間等參數(shù)進行實時的監(jiān)控。Chiu等人[5]研究了壓電換能器里PVDF傳感器的安裝形狀對測量結果的影響。Chu等人[6]研究了壓電換能器里PZT傳感器的安裝位置，Chu認為放在驅動器的后部可以得到最大的信號噪聲比。Zhong等人[7]介紹了使用激光多普勒振動計（

6、如圖2所示）測量劈刀的振動傳遞特性。2.4鍵合鍵合工具工具鍵合工具負責固定引線、傳遞壓力和超聲能量、拉弧等作用。其形狀對質量有重要影響，球鍵合使用的劈刀如圖3所示。圖中，①為內(nèi)孔，其直徑由引線直徑?jīng)Q定，引線直徑由焊盤的直徑?jīng)Q定。內(nèi)孔的直徑越小，引線輪廓越接近理想形狀，如果內(nèi)孔直徑過小則會增大引線與劈刀間的摩擦導致線弧形狀的不穩(wěn)定；②為壁厚，影響超聲波的傳導，過薄的壁厚會對振幅產(chǎn)生影響；③為外端面和外圓角，影響第二鍵合點的大小，從而影響第

7、二鍵合點的強度和線弧形狀；④為內(nèi)斜面，影響第一鍵合點的中心對準、鍵合強度、鍵合點尺寸大小，還影響線弧形狀。為了增大第一鍵合點的鍵合強度，應適當減小內(nèi)斜面的直徑。超細鍵合所使用的劈刀無論在制作工藝和形狀上都有重大改進。Zhong等人[7]對比分析了相同工藝參數(shù)的情況下，細頸劈刀與傳統(tǒng)劈刀（如圖4）的超聲傳導差異，顯示出細頸劈刀的優(yōu)異性能。2.5引線輪廓成型（拉?。┻^程引線輪廓成型（拉?。┻^程引線輪廓主要由引線和拉弧參數(shù)決定。引線參數(shù)主較