超声功率和键合压力对金丝热超声键合质量的影响研究

发布时间：2017-10-12 19:15

  本文关键词：超声功率和键合压力对金丝热超声键合质量的影响研究

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【摘要】：引线键合技术(Wire Bonding)作为现如今的一种主要的微电子领域内的封装技术,它是指使用细的金属丝线(Al,Pt,Au等),利用热能、压紧力与超声波能量等促进金属丝线和基板上的焊盘产生紧密的焊合,实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通的技术,是属于压力焊接的一种。针对微电子封装领域的要求不同,在工业上通常有热压引线键合,超声引线键合以及热超声引线键合这三种引线键合定位平台技术被广泛采用。其中,热超声键合工艺结合了热压工艺与超声工艺这两者之间的优点,以其只需要比较低的加热温度、键合完成后键合的强度高并且对器件的可靠性非常有利等优势成为键合法的主流。本文在深入了解键合机理之后,针对现有的需求,立足实际,以25μm金丝热超声楔形键合工艺和25μm金丝热超声球形键合工艺里的超声功率和键合压力工艺参数作为研究对象,主要的内容有:1.分析键合的机理,并直观介绍楔形键合方式和球形键合方式这二者之间的异同点。在理论分析探讨的基础上,提取到超声功率和键合压力这两个工艺参数是对本公司芯片键合的质量的主要影响因素。2.以HYBOND626型热超声引线键合设备搭建起实验平台,在同样的芯片与同样的基板上分别进行25μm的金丝球形键合和25μm的金丝楔形键合的单因素实验样品准备,并采取Matlab软件对得到的单因素实验结果数据进行二次函数的拟合,得出在不一样的键合方法之下单因素对键合强度的不一样的影响趋势。3.根据单因素的实验数据,设计出正交因素表并依据此表进行正交实验,得出不同键合方式下,超声功率和键合压力这两个工艺参数在第一、二焊点处对键合可能产生的影响程度强弱:楔形键合方式下,第一键合点处,超声功率参数的设置对键合的质量的影响比键合压力参数设置要大,但程度不明显;第二键合点处,则是键合压力参数的变动对键合质量的影响程度远远大于超声功率参数;球形键合方式下,第一键合处,超声功率参数的设置对键合质量的影响比键合压力参数大,且程度比较明显;而在第二键合处,这二者对键合结果的影响强弱几乎是一样的。还可以提取到优化的参数组合,最终达到实验目的完成论文研究。
【关键词】：引线键合 超声功率 键合压力 正交实验 键合质量
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN405
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 现代微电子制造业中的封装互连11-13
• 1.2 引线键合工艺简介13-18
• 1.2.1 引线键合技术的分类13-14
• 1.2.2 热超声引线键合技术的基本形式14-18
• 1.2.3 引线键合技术的质量检测标准18
• 1.3 引线键合的研究现状及未来发展18-21
• 1.3.1 设备及材料研究18-19
• 1.3.2 工艺技术及工艺方法研究19-21
• 1.4 论文研究的内容及意义21-23
• 第二章 热超声键合界面快速形成23-30
• 2.1 键合材料的表面氧化膜去除机理23-25
• 2.2 超声界面快速扩散通道机理25-26
• 2.2.1 扩散的本质25-26
• 2.2.2 影响键合界面原子扩散的因素26
• 2.3 键合界面的扩散驱动力和键合强度形成机理26-28
• 2.4 小结28-30
• 第三章 超声功率和键合压力的单因素工艺实验30-59
• 3.1 实验材料31-37
• 3.1.1 金丝键合平台31-33
• 3.1.2 键合强度测试设备33
• 3.1.3 观测设备33-34
• 3.1.4 其它的实验材料34-37
• 3.1.4.1 引线和劈刀34-35
• 3.1.4.2 芯片与陶瓷基板35-37
• 3.2 引线键合质量的检验方法37-38
• 3.3 楔形键合的实验方案38-50
• 3.3.1.实验步骤38-39
• 3.3.2 实验过程与结果39-50
• 3.3.2.1 一焊超声功率参数实验结果39-44
• 3.3.2.2 一焊键合压力参数实验结果44-47
• 3.3.2.3 二焊超声功率参数实验结果47-49
• 3.3.2.4 二焊键合压力参数实验结果49-50
• 3.4 球形键合的实验方案50-57
• 3.4.1.实验步骤50-51
• 3.4.2 实验过程与结果51-57
• 3.4.2.1 一焊超声功率参数实验结果51-52
• 3.4.2.2 一焊键合压力参数实验结果52-54
• 3.4.2.3 二焊超声功率参数实验结果54-55
• 3.4.2.4 二焊键合压力参数实验结果55-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第四章 超声功率和键合压力的多因素正交实验59-70
• 4.1 正交实验的原理59-60
• 4.1.1 正交实验的指标、因素与水平59-60
• 4.1.2 正交表的设计60
• 4.1.3 正交实验步骤60
• 4.2 楔形键合正交实验方案60-65
• 4.2.1 选取工艺参数研究对象60-61
• 4.2.2 设计楔形键合的正交实验因素水平表61
• 4.2.3 极差分析法介绍61-62
• 4.2.4 第一焊点正交实验结果与极差分析62-63
• 4.2.5 第二焊点正交实验结果与极差分析63-65
• 4.3 球形键合实验方案65-68
• 4.3.1 根据工艺参数设计球形键合正交实验因素水平表65
• 4.3.2 第一焊点正交实验设计与结果的极差分析65-67
• 4.3.3 第二焊点正交实验设计与结果的极差分析67-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 全文总结70-71
• 5.2 工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76

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本文编号：1020354