激光引线键合系统研制及工艺实验研究
发布时间：2021-12-02 16:07
引线键合是微电子制造技术的关键工艺之一,具有工艺实现简单、成本低廉、适用多种封装形式等优点,目前超过90%的连接采用引线键合技术。引线键合有热压引线键合、超声引线键合、热压超声引线键合三种工艺方法,其中热压超声键合因为其稳定的键合质量被大部分半导体制造商作为主要键合手段,然而超过100℃高温会影响甚至损坏MEMS芯片的性能,给芯片带来安全隐患,因此,本文基于超声引线键合的基础工艺,结合激光对物质的致热效应及清洁作用,研究激光局部致热超声引线键合工艺方法具有重要实际应用价值。首先,从理论论证激光局部致热超声引线键合工艺方法的可行性。从激光致热、清洁角度分析了激光对引线键合的作用机理;利用热分析软件仿真分析不同激光功率下焊盘表面温度场的分布云图,获得激光功率与焊盘表面之间的温度关系模型,从理论上模拟出满足热压超声键合的局部温度场,论证激光引线键合的工艺可行性。接着,构建激光局部致热超声引线键合系统。针对激光引线键合工艺需求,基于现有的手动引线键合系统,构建了由激光加载系统、视觉定位系统及自动键合平台系统组成的激光引线键合系统;基于模块化自动控制思想,设计开发了相应的自动控制软件系统,构建了...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金丝超声键合原理示意图
随着微制造技术和大规模集成电路技术的发展，基于纳米集成制造尺度的微机一体化系统发展越来越成熟，使得许多微机械机构以及对应的传感器，驱动器，制器和电源都集成在一个小芯片中，从而形成了完备的微机电系统[1]。作为EMS 器件加工的关键技术之一，引线键合技术工艺简单、成本低廉、应用范围，在微电子封装领域中占有重要地位。依据键合时所需能量的不同，引线键合常的方式有三种：热压键合，超声键合，热压超声键合[2]。热压超声引线键合的基本原理[2]：将金丝或铜丝以一定的几何形状可靠的连接两个电极之间，实现不同电极芯片之间的信号传输。如图 1-1，1-2 所示，首先打杆通过瞬时高压将劈刀末端金丝熔化，在重力和表面张力的作用下形成金球，然劈刀运动到焊盘上方一焊点位置，接着下降至金球与芯片表面充分接触，在压力超声换能系统施加的超声波共同作用下，金球随劈刀在接触面左右高速振动摩，这种双重作用破坏了芯片表面的杂质及金属氧化层，使得金球与芯片表面直接触，再经过高温实现金属原子之间的键合。
线键合系统研制及工艺实验研究 第一金属丝与其产生弹性镶嵌，最后成功键合。该键合方法就是利用金属材变形，一定时间内在压力和温度的共同作用下，使金属丝和芯片产生固连接。热压超声键合通常需要衬底和芯片温度达到 150 至 200 摄氏度，片表面干净，所以它通常用于金丝键合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声引线键合中复合变幅杆的优化设计[J]. 庄猛,陈立国. 科学技术与工程. 2016(04)
[2]基于响应面模型的引线键合混合模式轨迹规划[J]. 黄运榜,赵翼翔,陈新. 组合机床与自动化加工技术. 2015(12)
[3]InSb红外探测器芯片金丝引线键合工艺研究[J]. 朱炳金,林磊,宋开臣,王晶. 红外与激光工程. 2013(01)
[4]等离子清洗对引线键合质量可靠性的影响[J]. 罗红媛,蔡成德,黄信章. 电子工艺技术. 2012(01)
[5]引线键合工艺参数的有限元分析[J]. 秦文,高健,杨志军,吴小洪,李克天,陈新. 机械设计与制造. 2011(02)
[6]激光表面合金化TiC增强复合涂层及性能研究[J]. 许长庆,李贵江. 材料热处理学报. 2009(04)
[7]金属材料的激光吸收率研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 应用光学. 2008(05)
[8]钛合金激光表面改性技术研究现状[J]. 王东生,田宗军,沈理达,刘志东,黄因慧. 激光与光电子学进展. 2008(06)
[9]基于ANSYS的激光熔覆的数值模拟[J]. 仇卫华,刘长毅. 机械制造与自动化. 2008(01)
[10]激光表面重熔对LY12CZ性能的影响[J]. 孙福娟,刘洪军,胡芳友. 中国激光. 2007(08)
硕士论文
[1]基于电流控制的阳极键合工艺方法及实验研究[D]. 陆春意.苏州大学 2015
[2]金丝球键合工艺影响因素分析及模型建立[D]. 吴茜茜.苏州大学 2014
[3]超高加速度精密运动平台研制[D]. 郭翠娟.哈尔滨工业大学 2011
[4]主成分分析法研究换能系统与键合点相互作用规律[D]. 张亚楠.中南大学 2010
[5]改善热压超声球焊点键合强度的工艺研究[D]. 余斋.西南交通大学 2010
[6]大功率CO2激光切割国产化关键技术研究[D]. 司立众.南京理工大学 2009
[7]不同厚度及铂镀层硅片激光弯曲试验研究[D]. 刘双.大连理工大学 2008
[8]基于温度和应力场的焊接残余应力数值分析[D]. 程书力.南昌大学 2007
本文编号：3528760
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金丝超声键合原理示意图
随着微制造技术和大规模集成电路技术的发展，基于纳米集成制造尺度的微机一体化系统发展越来越成熟，使得许多微机械机构以及对应的传感器，驱动器，制器和电源都集成在一个小芯片中，从而形成了完备的微机电系统[1]。作为EMS 器件加工的关键技术之一，引线键合技术工艺简单、成本低廉、应用范围，在微电子封装领域中占有重要地位。依据键合时所需能量的不同，引线键合常的方式有三种：热压键合，超声键合，热压超声键合[2]。热压超声引线键合的基本原理[2]：将金丝或铜丝以一定的几何形状可靠的连接两个电极之间，实现不同电极芯片之间的信号传输。如图 1-1，1-2 所示，首先打杆通过瞬时高压将劈刀末端金丝熔化，在重力和表面张力的作用下形成金球，然劈刀运动到焊盘上方一焊点位置，接着下降至金球与芯片表面充分接触，在压力超声换能系统施加的超声波共同作用下，金球随劈刀在接触面左右高速振动摩，这种双重作用破坏了芯片表面的杂质及金属氧化层，使得金球与芯片表面直接触，再经过高温实现金属原子之间的键合。
线键合系统研制及工艺实验研究 第一金属丝与其产生弹性镶嵌，最后成功键合。该键合方法就是利用金属材变形，一定时间内在压力和温度的共同作用下，使金属丝和芯片产生固连接。热压超声键合通常需要衬底和芯片温度达到 150 至 200 摄氏度，片表面干净，所以它通常用于金丝键合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声引线键合中复合变幅杆的优化设计[J]. 庄猛,陈立国. 科学技术与工程. 2016(04)
[2]基于响应面模型的引线键合混合模式轨迹规划[J]. 黄运榜,赵翼翔,陈新. 组合机床与自动化加工技术. 2015(12)
[3]InSb红外探测器芯片金丝引线键合工艺研究[J]. 朱炳金,林磊,宋开臣,王晶. 红外与激光工程. 2013(01)
[4]等离子清洗对引线键合质量可靠性的影响[J]. 罗红媛,蔡成德,黄信章. 电子工艺技术. 2012(01)
[5]引线键合工艺参数的有限元分析[J]. 秦文,高健,杨志军,吴小洪,李克天,陈新. 机械设计与制造. 2011(02)
[6]激光表面合金化TiC增强复合涂层及性能研究[J]. 许长庆,李贵江. 材料热处理学报. 2009(04)
[7]金属材料的激光吸收率研究[J]. 陈君,张群莉,姚建华,傅纪斌. 应用光学. 2008(05)
[8]钛合金激光表面改性技术研究现状[J]. 王东生,田宗军,沈理达,刘志东,黄因慧. 激光与光电子学进展. 2008(06)
[9]基于ANSYS的激光熔覆的数值模拟[J]. 仇卫华,刘长毅. 机械制造与自动化. 2008(01)
[10]激光表面重熔对LY12CZ性能的影响[J]. 孙福娟,刘洪军,胡芳友. 中国激光. 2007(08)
硕士论文
[1]基于电流控制的阳极键合工艺方法及实验研究[D]. 陆春意.苏州大学 2015
[2]金丝球键合工艺影响因素分析及模型建立[D]. 吴茜茜.苏州大学 2014
[3]超高加速度精密运动平台研制[D]. 郭翠娟.哈尔滨工业大学 2011
[4]主成分分析法研究换能系统与键合点相互作用规律[D]. 张亚楠.中南大学 2010
[5]改善热压超声球焊点键合强度的工艺研究[D]. 余斋.西南交通大学 2010
[6]大功率CO2激光切割国产化关键技术研究[D]. 司立众.南京理工大学 2009
[7]不同厚度及铂镀层硅片激光弯曲试验研究[D]. 刘双.大连理工大学 2008
[8]基于温度和应力场的焊接残余应力数值分析[D]. 程书力.南昌大学 2007
本文编号：3528760
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