基于LED直插支架的二焊键合过程仿真与工艺参数实验

发布时间：2020-03-19 23:14

【摘要】：目前集成电路作为国家发展的战略性产业,其国产化发展不仅是国家信息安全的保障,也是提升综合国力的有效途径。微电子封装作为集成电路封装的主要工序,其封装质量直接影响电子产品的可靠性和寿命。超声热压引线键合作为一种封装方式,在创新技术的推动下也在不断的发展完善。在实际键合过程中,由于二焊点较一焊点难焊牢,二焊点所用超声和键合力都大于一焊点,导致直插式支架的位置和材料性能更易影响二焊点的键合质量。本文针对直插式LED引线支架,研究了二焊点的键合过程和键合质量,通过有限元仿真与实验探究焊斑的成形过程以及焊盘高度对二焊点键合质量的影响规律,为二焊点键合参数的设置提供依据。主要研究内容如下:1.综合国内外对引线键合力、超声等工艺参数研究以及对键合过程的有限元分析研究现状,分析了引线支架对键合质量的影响主要在集中在二焊点,提出了用改变支架焊盘高度进行的二焊点键合过程仿真分析,并通过实验测量二焊点鱼尾宽展来表征二焊点键合质量的方法。2.根据二焊点键合过程与焊点成形理论,分析了二焊点焊盘的力学状态,将二焊点的键合模型简化为质量均布的竖直梁与瓷嘴的相对运动,包括两个阶段:冲击阶段的焊盘受到瓷嘴冲击和超声阶段焊盘的受迫振动。3.根据二焊点焊盘的力学分析,对二焊点键合过程进行建模和有限元分析,观察二焊点的成形过程以及应力集中部位,分析焊点的变形机制;发现冲击力对金线的作用远小于键合力,焊盘高度不影响引线键合的冲击阶段,但在超声阶段,焊盘高度越大,二焊点鱼尾宽度越大。4.通过二焊点鱼尾宽展实验得出:焊盘高度越高,鱼尾宽展越大,与仿真结果相吻合,验证了仿真的有效性;但焊盘高度越大,支架的稳定性越差。通过拉力正交试验得出:影响二焊点键合质量的五个因素影响程度从大到小依次为超声功率、键合温度、键合力、冲击速度、焊盘高度。
【图文】：

引线键合,结构示意图,键合,劈刀

图 1-1 引线键合结构示意图Figure1-1 Schematic diagram of wire bonding structure术按键合能量可分为热压键合(Thermcompress bobonding),热超键合(Thermosonic wire bonding)。合是最早用于内引线键合的方法，键合能量主要来，在劈刀冲击力和压力作用下发生塑性形变，同时线和焊盘间距离达到原子级别，达到键合目的。其简单，对键合面粗糙度要求低；但是需要高温产生热压键合一般用于耐氧化材料之间的键合。合的关键工艺参数为压力和超声，首先劈刀将引线超声经变幅杆传递给劈刀，劈刀产生水平方向振动线在压力和超声的作用下发生摩擦并产生塑性变形，，，不需加热；但焊斑容易出现颈拉断裂，同时超声

焊点,应力云图,劈刀

[34]等人运用有限元软件，校验了 IC 芯片粘片机焊头的片粘片机焊头柔性铰直线缓冲机构的设计，提出了与有构设计的方法，对焊线机的缓冲设计具有一定的启发。合的工艺优化要领，经过力学分析出有限元计算而得到控制键合点的厚度和焊线的角。李军辉等[36]研究人员则特性，并给出了其界面模式等。范柱子[37]等人应用有限动轨迹中 3 种不同反向段形式下的引线轮廓成形。立了三维仿真模型，对一焊点进行仿真分析，将超声振加在劈刀上，并通过改变接触面上的摩擦系数模拟超声以下几步，首先在劈刀上施加轴向位移，用基板所受应焊接压力时开始施加超声振动；利用线性假设建立劈刀光干涉技术确定劈刀的精确位移，仿真得出模拟结果如颈部和金球与焊盘接触的边缘。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG40;TN312.8

【参考文献】