TO-3封装器件键合丝热机械可靠性与寿命预测

为解决双芯片功率放大器的过电应力烧毁问题,对器件电路进行改进并探究其可靠性。首先,重新设计和制备基片上金属带线,并进行温度循环与拉力检测试验;然后,基于有限元方法在温度循环载荷作用下对键合丝应力应变分布情况进行了分析,并通过Coffin-Manson模型对器件的疲劳寿命进行预测分析。结果表明,高温下应力降低了3.23 MPa,低温下应力下降了97.7 MPa。改进后的器件寿命提高了11.6%,且经历过温度循环后仍满足最小键合拉力极限值要求。该研究结果可为复杂键合丝结构及寿命预测提供参考。

基于硅凝胶灌封温循载荷下的键合丝疲劳失效机理仿真分析

针对某型混合集成电路在温度循环试验后出现的硅凝胶灌封区域键合丝疲劳失效,对键合丝的键合强度和疲劳断裂失效进行了试验分析,建立了单根键合丝和硅凝胶局部灌封区域的有限元简化模型,拟合了硅凝胶材料的本构模型参数,基于ANSYS Workbench软件对不同胶体材料参数条件和温循载荷作用下的键合丝应力分布情况进行了热力耦合仿真分析,并基于仿真结果对混合集成电路的硅凝胶灌封工艺进行了优化和加严温度循环试验。仿真和实验结果表明,键合丝第一键合点颈部和第二键合点根部的应力值较大,存在明显的塑性应变,与疲劳断裂失效分析一致;通过减小硅凝胶的热膨胀系数和灌封体积的方式进行工艺优化后,键合丝的应力值显著减小,样品经过温度循环试验后实测良率从167%提升至100%。研究结果对于提高硅凝胶灌封区域中的金丝键合疲劳强度有一定的指导意义。

CQFP器件引线成型方法及板级可靠性研究

针对早期定型的CQFP器件在设计时并未考虑到板级安装可靠性,存在引线与瓷体共面度差异大、引线应力释放效果不明显等问题,以CQFP128器件为例,进行引线成型设计和板级可靠性验证的研究。研究对CQFP材料结构、出线方式及引线成型要求展开详细分析,并通过试验证明成型后的器件具备更好的焊接共面性;在经历整机振动试验后,通过X射线、扫描电镜等分析方法,表征出焊点具备良好的可靠性。本研究可为同类型器件引线成型和可靠性验证提供参考。

响应面法分析SAC305焊球激光焊接参数对润湿角的影响

基于响应面法分析了激光植球焊接工艺参数对SAC305焊料润湿性的影响。设计单因素试验并进行植球焊接,分析激光功率、加热时间和氮气压强对焊点润湿角的影响规律。进一步设计响应面法试验,建立回归方程预测模型,并对焊接工艺参数进行优化。结果表明:随着激光功率、加热时间和氮气压强增大,焊点润湿角逐渐减小,三者对焊点润湿角影响大小排序为:激光功率>加热时间>氮气压强;直径600μm焊球的响应面法优化工艺参数为激光功率84.27%,加热时间0.064 s,氮气压强1089.48 Pa,焊点润湿角为31.032°,焊点润湿铺展良好。经实验验证,响应面法预测值与实测值相近,可为优化激光植球焊接工艺参数提供参考。

基于SAC305焊料的红外激光植球功率和时间对焊点形态的影响

为了探究工艺参数对激光植球焊点形态的影响,采用激光器波长为1064 nm的激光植球设备对直径0.6 mm的SAC305焊球在覆铜板上进行植球。基于单因素实验法,通过红外测温系统对激光植球熔池温度进行测量,使用3D轮廓测量仪对焊点圆度、铺展直径、焊点高度、小孔直径和小孔深度等参数进行测量。研究了激光功率和加热时间对焊点参数的影响。结果表明,熔池温度在保温区出现先升高后降低的趋势;随着加热时间的增加,冷却区熔池的冷却速率逐渐降低;激光功率的增加使得熔池温度的升温速率增加且冷却区起始温度升高。随着加热时间和激光功率的增加焊点铺展直径和小孔直径相应增大,焊点高度逐渐降低;随着加热时间的增加小孔深度呈现先增大后减小的趋势;随着激光功率增加小孔深度逐渐增大。该研究结果可为植球工艺参数的选择提供参考。

高温存储下键合界面演化行为及寿命研究

功率VDMOS已经广泛应用于航天领域,但其在空间长期高温环境下存在键合可靠性下降甚至脱键失效的问题。为评估功率VDMOS高温条件下长期服役能力,需要对相应温度条件下键合强度演化规律、失效机理、寿命评估等方面展开研究。设计150,300℃两组高温存储试验,研究不同高温存储条件下键合强度演化规律及界面IMC演化行为,分析键合失效机理,对键合寿命进行预测。结果表明:键合强度随高温存储时间增加而下降,界面IMC由Au2 Al逐步转变为AuAl2;脱键断面裂纹源为键合点前部Al丝,裂纹沿相界面扩展;基于Arrhenius加速寿命模型得到键合点理论寿命计算公式,外推出常温(25℃)下键合点理论寿命约为3×10^(7)h。

集成电路互连引线电迁移的研究进展

随着大规模集成电路的不断发展,电迁移引起的集成电路可靠性问题日益凸现。本文介绍了电迁移的基本理论,综述了集成电路互连引线电迁移的研究进展。研究表明,互连引线的尺寸、形状和微观组织结构对电迁移有重要影响;温度、电流密度、应力梯度、合金元素及工作电流模式等也对电迁移寿命有重要影响。同时指出了电迁移研究亟待解决的问题。

引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析

分析讨论了封装过程中质量的影响因素与机理,参数间的相互耦合、干扰问题,指出了其对合理设定工艺参数、提高质量和合格率的重要作用。对目前国内外引线键合研究进行较为深入地分析,为进一步研究封装过程多因素影响规律、动态建模和实时监控奠定了基础。

用于MEMS器件的单面溅金硅共晶键合技术

分析了金硅共晶键合的基本原理,讨论了键合实验的基本工艺,给出了键合的测试结果。这种键合方法键合温度低,键合工艺简单,与器件制造工艺兼容,对工艺环境要求不高,可以得到满意的键合强度,而且成本低,特别适合于已经做过结构的器件键合封接工艺。

ULSI互连中纳米多孔SiO_2的制造工艺、特性及应用前景

综述了 ULSI互连中纳米多孔二氧化硅 (NPS)电介质主要品种干燥凝胶 (Xerogel)的典型制造工艺 ,给出并分析了介电常数、应力、热导率和机械强度等主要特性 。

含ZrFeNi42合金再结晶及蚀刻性能的研究

作为电子封装工业用引线框架主要材料之一的ＦｅＮｉ４２合金应当具有良好的应用性能。本工作研究了微量添加元素Ｚｒ对ＦｅＮｉ４２合金再结晶及晶粒长大的影响。结果表明，Ｚｒ元素可以明显地提高合金的再结晶温度，并能有效地抑制合金再结晶后的晶粒长大。此外，腐蚀实验的结果表明，Ｚｒ元素的加入可以改善合金腐蚀后的表面粗糙度，这将有利于蚀刻法生产所获得的ＦｅＮｉ４２合金引线框架的质量。

用阴极极化的方法衡量FeNi42合金在三氯化铁蚀刻液中的蚀刻速度

用电位线扫描对玻美度为３０°Ｂé的三氯化铁溶液中的ＦｅＮｉ４２和Ｐｔ工作电极进行阴极极化。ＦｅＮｉ４２的蚀刻过程由溶液中Ｆｅ３＋向合金界面的扩散传质控制，其蚀刻电流与还原步骤的极限扩散电流相等。应用Ｐｔ工作电极的动电位阴极极化可以对合金的蚀刻电流密度进行衡量。快速电位扫描获得的Ｐｔ电极极化曲线上有波峰出现，相应于溶液中Ｆｅ３＋还原为Ｆｅ２＋。波峰缩短了极限电流平台区，成为利用快扫描获得合金蚀刻电流密度的限制性因素。ＦｅＮｉ４２自身的阴极极化曲线上也有波峰和曲线转折，相应于合金表面的金属再沉积。不能利用ＦｅＮｉ４２电极通过快速电位扫描获得其蚀刻电流密度值。

KFC引线框架铜合金带材的生产工艺研究

引线框架用铜带是集成电路的重要基础材料.KFC合金是具有代表性的高导电引线框架材料之一.本文在分析和比较国内厂家生产的KFC引线框架铜带与韩国优质KFC样品的性能和指标的基础上,进一步分析研究了不同熔铸工艺、水平连铸工艺、轧制工艺及热处理工艺对KFC引线框架材料组织和性能的影响.分析结果将对优化KFC引线框架带材的生产工艺提供依据.

温度因素对热超声键合强度的影响实验研究

主要研究了热超声键合过程中环境温度对键合强度的影响规律。分析了键合强度与键合温度之间的关系。实验研究发现,最佳键合“窗口”出现在200～240℃,此时键合强度可达20g左右。对推荐使用的大于5.4g的键合强度标准,本实验条件下可键合“窗口”为120～360℃。这些实验现象和分析结果为后期的键合参数匹配规律和系统动态特性研究打下基础。

打孔机冲针寿命预测技术研究

为了避免因冲针磨损引起的冲孔质量问题,同时减少提前更换冲针造成的成本增加,结合生瓷片生产厂家、厚度、是否覆膜以及冲针直径等属性来对冲针寿命进行预测分析,对打孔机冲针寿命预测技术进行了深入地研究。根据分析结果,对冲针是否可以继续冲孔进行决策。该技术的提出为打孔机冲针更换提供合适的时间,减少了产品的报废,节约了成本。

氢同位素分离装置信号调理系统的优化

通过采取不同的接线方式和测量方法对氢同位素分离装置信号调理系统(SRS)进行对比实验。实验结果表明,差动输入运放补偿三线方式是改善信号测量的最佳方法,其精度最高,现场布线较少,无特殊要求,有能力实现信号调理系统的优化。

毫米波微带键合金丝互连模型的研究

本文应用神经网络方法、采用FDTD全波分析结果作为训练样本得到了毫米波微带键合金丝互连的参数模型 .这个神经网络模型可以指导毫米波集成电路的设计 ,利用该模型可以得到不同拱高、微带间隙和频率时的电路散射参数 .

生瓷片通孔金属化工艺研究

通过工艺实验与通孔金属化原理相结合得出影响通孔金属化质量的原因,指出了人工取放定位生瓷片是造成金属化质量的主要原因;通过改变生瓷片的取放定位方式才能更好地保证通孔金属化质量,介绍了一种通孔金属化的新机构,并对该机构进行了结构组成和原理分析;通过工艺实验表明,新的金属化机构能更好地解决通孔金属化质量问题。

金丝引线键合的影响因素探究

键合对设备性能和人员技能的要求极高,属于关键控制工序,键合质量的好坏直接影响电路的可靠性。工艺人员需对键合的影响因素进行整体把控,有针对性地控制好各个关键点,提升产品键合的质量和可靠性。通过对金丝引线键合整个生产过程的全面深入研究,分析了键合设备调试、劈刀选型、超声、温度、压力、劈刀清洗和产品的可键合性7个主要影响因素,并且通过实际经验针对各个影响因素给出了合理的改善建议。

高密度球键合质量的影响因素和解决方法

随着焊盘间距的减小和引线数目的增多,键合失效的发生也越来越频繁。系统分析了影响高密度球键合质量的各种主要因素得出在诸多因素中金属熔球(FAB free air ball)直径,引线摆动幅度和劈刀顶端形状等三个因素对键合质量的影响最大。文中介绍了线弧固定技术,紫外线金属熔球控制工艺和新型劈刀等三种能有效减少键合失效的新工艺和新方法。