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《引線鍵合工藝參數(shù)對(duì)封裝質(zhì)量的影響因素分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、引線鍵合工藝參數(shù)對(duì)封裝質(zhì)量的影響因素分析目前IC器件在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)封裝工藝的質(zhì)量及檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜封裝的工藝穩(wěn)定、質(zhì)量保證和協(xié)同控制變得越來(lái)越重要。目前國(guó)外對(duì)引線鍵合工藝涉及的大量參數(shù)和精密機(jī)構(gòu)的控制問(wèn)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(shí)。我國(guó)IC封裝研究起步較晚，其中的關(guān)鍵技術(shù)掌握不足，缺乏工藝的數(shù)據(jù)積累，加之國(guó)外的技術(shù)封鎖，有必要深入研究各種封裝工藝，掌握其間的關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)高水平封裝裝備。本文將對(duì)引線鍵合工藝展開研究，分析影響封裝質(zhì)
2、量的關(guān)鍵參數(shù)，力圖為后續(xù)的質(zhì)量影響規(guī)律和控制奠定基礎(chǔ)。?2.?引線鍵合工藝????WB隨著前端工藝的發(fā)展正朝著超精細(xì)鍵合趨勢(shì)發(fā)展。WB過(guò)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(kuò)散達(dá)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(shí)使用熱壓和超聲能量，能夠在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)較好的鍵合質(zhì)量，從而得到
3、廣泛使用。?2.1?鍵合質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)????鍵合質(zhì)量的好壞往往通過(guò)破壞性實(shí)驗(yàn)判定。通常使用鍵合拉力測(cè)試（BPT）、鍵合剪切力測(cè)試（BST）。影響B(tài)PT結(jié)果的因素除了工藝參數(shù)以外，還有引線參數(shù)（材質(zhì)、直徑、強(qiáng)度和剛度）、吊鉤位置、弧線高度等。因此除了確認(rèn)BPT的拉力值外，還需確認(rèn)引線斷裂的位置。主要有四個(gè)位置：⑴第一鍵合點(diǎn)的界面；⑵第一鍵合點(diǎn)的頸部；?⑶第二鍵合點(diǎn)處；⑷引線輪廓中間。????BST是通過(guò)水平推鍵合點(diǎn)的引線，測(cè)得引線和焊盤分離的最小推力。剪切力測(cè)試可能會(huì)因?yàn)闇y(cè)試環(huán)境不同或人為原因出現(xiàn)偏差，Lian
4、g等人?[1]介紹了一種簡(jiǎn)化判斷球剪切力的方法，提出簡(jiǎn)化鍵合參數(shù)（RBP）的概念，即RBP=powerA?×forceB×timeC?，其中A，B，C為調(diào)整參數(shù)，一般取0.80，?0.40，0.20。????此外，鍵合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于鍵合點(diǎn)的形狀，如第一鍵合點(diǎn)的直徑、厚度等，也有一定要求，這些將直接影響器件的可靠性。?2.2?電子打火系統(tǒng)（EFO）????EFO用于球鍵合工藝中引線球的形成。第二點(diǎn)楔鍵合后，尾絲在電弧放電后熔化，受到重力、表面張力和溫度梯度的作用，形成球體。尾絲的長(zhǎng)度受第二鍵合點(diǎn)工藝參數(shù)的影響，因此第二
5、點(diǎn)鍵合將影響到下一個(gè)第一點(diǎn)鍵合的質(zhì)量。熔球與引線的直徑比對(duì)第一鍵合點(diǎn)尺寸的影響非常大。在引線材質(zhì)不變的條件下，熔球直徑由放電電流、放電時(shí)間、放電距離和線尾露出劈刀的長(zhǎng)度決定。其中，放電電流和放電時(shí)間對(duì)成球影響最大，目前控制精度己分別達(dá)到10?mA和ms級(jí)水平。Qin等人[2]發(fā)現(xiàn)增加放電電流和減少放電時(shí)間可以減少熱影響區(qū)域（HAZ）的長(zhǎng)度，Tay等人[3]用有限元方法模擬了引線上瞬間溫度的分布狀況。此外，移動(dòng)打火桿、紫外光輔助熔球、保護(hù)氣系統(tǒng)也應(yīng)用到EFO中，EFO的火花是天藍(lán)色的，提高熔球質(zhì)量。2.3?超聲系
6、統(tǒng)??(US)???US作為鍵合設(shè)備的核心部件，由發(fā)生器、換能器和聚能器組成。其中換能器負(fù)責(zé)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換作用，最為重要。通過(guò)調(diào)整換能器可以改變鍵合工具的振動(dòng)軌跡、振動(dòng)幅度。之后耦合的聚能器和鍵合工具部分負(fù)責(zé)超聲能量的放大和傳遞，共同決定了系統(tǒng)諧振頻率。Tsujino等人[4]設(shè)計(jì)了一種雙向垂直超聲系統(tǒng)（如圖1所示），在雙向垂直桿上分別裝壓電陶瓷A，B，控制兩個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的頻率可以得到不同圖案的振動(dòng)軌跡，試驗(yàn)測(cè)得圓形和方形振動(dòng)軌跡的焊接升溫、變形量和焊接強(qiáng)度高于線性軌跡。???在幾何尺寸固定的情況下，鍵合工具
7、的振動(dòng)幅度主要隨超聲功率的增大而增大，受鍵合力的影響很小。并且超聲功率越大，達(dá)到最大鍵合強(qiáng)度的時(shí)間越短，反映出越快的鍵合速度。但是過(guò)大的超聲功率會(huì)導(dǎo)致焊盤產(chǎn)生裂紋或硬化，降低鍵合強(qiáng)度。良好的自動(dòng)鍵合機(jī)需要對(duì)超聲振幅和鍵合時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)測(cè)量結(jié)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(rèn)為放在驅(qū)動(dòng)器的后部可以得到最大的信號(hào)噪聲比。Zhong等人?[7]介紹了使用激光多普勒振動(dòng)計(jì)（如圖2所示）測(cè)量劈刀的振動(dòng)傳遞
8、特性。?2.4?鍵合工具????鍵合工具負(fù)責(zé)固定引線、傳遞壓力和超聲能量、拉弧等作用。其形狀對(duì)質(zhì)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(guò)小則會(huì)增大引線與劈刀間的摩擦導(dǎo)致線弧形狀的不穩(wěn)定；②為壁厚，影響超聲波的傳導(dǎo)，過(guò)薄的壁厚會(huì)對(duì)振幅產(chǎn)生影響；③為外端面和外圓角，影響第
