热超声堆叠过程封装模块内部键合线损伤分析

基于金凸点互连的3D封装模组具有凸点密度高、射频性能优异的特点,采用热超声堆叠工艺实现层间结合。以三层硅基封装模组堆叠作为研究对象,通过设计试验验证了主要堆叠工艺参数以及堆叠方式对内部键合丝损伤程度的影响。试验表明,调整堆叠工艺参数以及堆叠方式无法根除模块堆叠过程内部键合丝受损的现象。通过理论分析及有限元仿真证明了引起模组内部键合丝损伤的主要原因为堆叠过程中导电胶受热软化,芯片在超声能量下存在微幅振动。最后针对此问题给出了解决方案。

金凸点芯片倒装键合的失效分析方法

给出了倒装芯片金凸点倒装键合失效的主要界面形式。以制备的直径为60±5μm金凸点的Si芯片-GaAs芯片形式的倒装芯片作为研究样品,试验了业界常用的无损检测技术以及破坏性检测技术对倒装芯片堆叠界面的观测效果。其中工业CT、制样研磨的方式可较好地观测堆叠失效界面的细节信息。最后给出了倒装芯片失效分析的定位思路,并采用失效芯片进行了验证,对倒装芯片的失效分析有一定的指导意义。

GaAs芯片上倒装Si芯片的金凸点高度与键合工艺参数优化

随着射频集成电路向小型化、高集成方向发展,基于金凸点热超声键合的芯片倒装封装因凸点尺寸小、高频性能优越成为主流技术之一。以GaAs芯片上倒装Si芯片的互连金凸点为研究对象,通过有限元仿真方法,分析了温度和剪切力作用下不同高度金凸点的等效应力,得到金凸点的最优高度值。通过正交试验,研究键合工艺参数(压力、保持时间、超声功率、温度)对金凸点高度和键合强度的影响规律。通过可靠性试验,验证了工艺优化后倒装焊结构的可靠性。结果表明:键合工艺参数对凸点高度的影响排序为压力>超声功率>温度>保持时间,对剪切力的影响排序为压力>超声功率>保持时间>温度。

不同I/O端数金凸点倒装焊的预倒装工艺研究

金凸点热压超声倒装焊中涉及的主要工艺参数,如压力和超声功率,会随着I/O端数的改变产生较大差异。对具有不同数量I/O端的金凸点倒装焊工艺参数进行研究和优化,有助于透析产生差异的根源,指导实际生产。通过对I/O端数分别为121、225、361的金凸点倒装焊工艺参数进行研究,发现随着I/O端数量的增加,单位凸点上的最大平均剪切力依次减小,达到最大平均剪切力时所需单位凸点上的平均超声功率和平均压力依次减小。工艺窗口依次缩窄的主要原因是热压超声过程中传递的能量不均匀。在倒装焊工艺中,使用预倒装的方法可使各凸点在倒装焊中的能量分布更均匀,使用此方法对具有361个I/O端的芯片进行倒装焊,单位凸点上的平均剪切力达到了0.54 N,比未使用此方法时的平均剪切力(0.5 N)提高了8%。

用于圆片级封装的金凸点研制

介绍了电镀法进行圆片级封装中金凸点制作的工艺流程,并对影响凸点成型的主要工艺因素进行了研究。凸点下金属化层(UBM,under bump metallization)溅射、厚胶光刻和厚金电镀是其中的工艺难点,通过大量的实验研究,确定了TiW/Au的UBM体系,得到了优化的厚胶光刻工艺。同时,研制了用于圆片级封装金凸点制作的垂直喷镀设备,选用不同的电镀液体系和光刻胶体系,对电镀参数进行了控制和研究。对制作的金凸点与国外同类产品的基本特性进行了对比,表明其已经达到可应用水平。

用于倒装芯片的金球凸点制作技术

倒装芯片中凸点用于实现芯片和基板的电路互连,芯片凸点的制作是倒装芯片技术的关键技术之一。对金球凸点制作进行了介绍。金球凸点直接粘附于芯片上,同时又可具有电路互连的作用,可以完成倒装芯片与基板的电气连接。金球凸点的优势是简单、灵活、便捷、低成本,最大特点是无需凸点下金属层(UBM),可对任意大小的单个芯片进行凸点制作,平整度可达到±4μm。

采用热压焊工艺实现金凸点芯片的倒装焊接

金凸点芯片的倒装焊接是一种先进的封装技术。叙述了钉头金凸点硅芯片在高密度薄膜陶瓷基板上的热压倒装焊接工艺方法,通过设定焊接参数达到所期望的最大剪切力,分析研究互连焊点的电性能和焊接缺陷,实现了热压倒装焊工艺的优化。同时,还简要介绍了芯片钉头金凸点的制作工艺。

预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯(benzocyclobutene, BCB)介质并将BCB与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板BCBAu异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。

倒装芯片化学镀镍/金凸点技术

本文对倒装芯片化学镀镍/金凸点技术进行了阐述。文中主要讨论了化学镀镍/金凸点的表面形貌、均匀性及其在铝电极上的附着性能等问题。

基于IC封装的Au凸点剪切断丝模拟及实验

为提高IC封装过程中钉头Au凸点制备效率,需对Au凸点的形成机理进行分析,得出影响Au凸点质量的各种工艺参数。采用有限元仿真与实验相结合的方法,针对不同的劈刀剪切速度模拟剪切断丝过程,并在实际的引线键合机上进行实验。结果显示劈刀剪切速度越大,劈刀剪切Au丝时所受的作用力越小,但减小幅度不大。分析表明,当劈刀以较低速度进行剪切断丝时,需要克服较大的位错滑移能,而随着速度提高,滑移系增多,Au丝获得的热量增多,使得材料的塑性降低,从而能够减小剪切断丝时的剪切力,但由于Au丝的直径较小,剪切速度相对剪切距离又较大,所以剪切力的减小幅度对剪切过程影响有限,而且不同的剪切速度均能得到共面性较好的钉头Au凸点。

金凸点键合工艺在国产陶瓷外壳中的应用

国产陶瓷外壳已经逐渐应用于高可靠要求的各类电子元器件的封装上。在IC封装过程中, 随着封装密度的提高,因其键合指状引线的质量难以满足键合工艺要求,为使其能达到工艺控制要求, 我们开发出一些相应的封装技术,提高了产品的可靠性。金凸点键合工艺用于提高国产陶瓷外壳键合指 上的键合引线强度有非常明显的效果,是一项较新的技术。

微波芯片倒装金凸点热疲劳可靠性分析及优化

为了满足射频系统小型化的需求,提出了一种基于硅基板的微波芯片倒装封装结构,解决了微波芯片倒装背金接地的问题。使用球栅阵列（BGA）封装分布为周边型排列的Ga As微波芯片建立了三维有限元封装模型,研究了微波芯片倒装封装结构在-55-125℃热循环加载下金凸点上的等效总应变分布规律,同时研究了封装尺寸因素对于金凸点可靠性的影响。通过正交试验设计,研究了凸点高度、凸点直径以及焊料片厚度对凸点可靠性的影响程度。结果表明：金凸点离芯片中心越近,其可靠性越差。上述各结构尺寸因素对凸点可靠性影响程度的主次顺序为：焊料片厚度〉金凸点直径〉金凸点高度。因此,在进行微波芯片倒装封装结构设计时,应尽可能选择较薄的共晶焊料片来保证金凸点的热疲劳可靠性。

金丝球焊制作焊接凸点的工艺参数分析

介绍了金丝球焊制作焊接凸点的过程和工艺参数。通过实验优化了凸点高度、尾线长度、超声功率、超声时间、焊接压力、热台温度等工艺参数,得到一致性好、焊接性能稳定的焊接参数。

半导体晶圆化学镍/金UBM工艺与设备

介绍了半导体晶圆化学镍金UBM的工艺流程及其自动控制生产线,包括设备材料的要求及设备内部结构。在200mm的半导体晶圆上成功制作5μm化学镍/金UBM和18μm化学镍金凸点。在光学显微镜、表面轮廓仪和SEM下检测了化学镍/金镀层的表面形貌。通过EDX分析化学镍/金UBM中的镍磷含量。3D自动光学检测了200mm晶圆上化学镍/金凸点的高度和共面性,讨论了镍/金凸点的剪切强度和失效模式,分析了生产中化学镍/金UBM的两种常见缺陷及成因。

IC芯片钉头金凸点的制作技术研究

重点介绍采用金丝球焊机制作IC芯片钉头形金凸点的工艺技术、钉头金凸点的整平方法及金凸点抗剪切强度的评价。

InSb芯片碎裂与迸溅金点的关系

批量生产中经常发生的锑化铟(InSb)芯片碎裂问题制约着InSb红外焦平面探测器(IRFPAs)成品率的提升.经分析认为:低周期液氮冲击下发生在器件边沿区域的InSb芯片破碎与该区域中迸溅金点的存在有关.为从理论上明晰迸溅金点对InSb芯片局部碎裂的影响,本文建立了包含迸溅金点的InSb IRFPAs结构模型,分析了迸溅金点的存在对应力分布的影响.在此基础上,在应力集中处预置不同长度的初始裂纹用以描述InSb晶片中的位错,以能量释放率为判据,探究InSb芯片碎裂与迸溅金点和位错线长短的关系.结论如下:1)迸溅金点的存在对InSb芯片碎裂的影响是局部的,在迸溅金点与InSb芯片接触区域的两侧会形成两个应力集中点;2)环绕预置裂纹的能量释放率会随着预置裂纹长度的增加而加速增大,当预置裂纹长度接近InSb芯片上表面时,能量释放率近乎指数增加,并在预置裂纹贯穿InSb芯片时达到最大值;3)迸溅金点引起的InSb芯片破碎属于Ⅰ型断裂失效模式,在多周期液氮冲击中,位错线在应力集中效应的驱使下逐步扩展,直至贯穿InSb芯片,最终形成宏观碎裂失效现象.

CMOS影像感应器构装——湿式无电镀镍沉积技术之最佳化

无电镀镍金(ElectrolessNickel&ImmersionGold;简称ENIG)沉积可以选择性地沉积于铝垫,由于此技术不必使用高成本之光阻微影制程,也不需真空溅镀制程,它可以降低制造成本。然而在实际制造大量生产时,常常面临到化学镀液很难控制之问题。经由精密控制其化学镀液中之一些重要参数,例如温度、pH值、还原剂、镍及稳定剂浓度等,可以明显提高制程性能,以满足量产需求。

CMOS影像感应器构装——湿式无电镀镍沉积技术之最佳化

无电镀镍金(Electroless Nickel & Immersion Gold;简称ENIG)沉积可以选择性地沉积于铝垫,由于此技术不必使用高成本之光阻微影制程,也不需真空溅镀制程,它可以降低制造成本。然而在实际制造大量生产时,常常面临到化学镀液很难控制之问题。经由精密控制其化学镀液中之一些重要参数,例如温度、pH值、还原剂、镍及稳定剂浓度等,可以明显提高制程性能,以满足量产需求。

面向未来需求的细间距电化学沉积金凸点工艺(英文)

研究了电化学沉积金凸点的晶圆级直径和厚度分布及表面粗糙度随电镀电流密度和镀槽温度的变化。电化学沉积的金凸点在整个晶圆上的各个位置和方向上直径都增大了。当在40℃下电镀时,金凸点的直径分布与光刻胶的分布规律相似;而电镀温度为60℃时,金凸点的直径分布更倾向于对称分布。其次,当镀槽温度从40℃提高到60℃或者电镀电流密度从8 mA/cm2降低到3mA/cm2时,金凸点的厚度分布更加均匀。再次,60℃下电镀的金凸点表面粗糙度为130到160纳米并与电镀电流密度无关,但是在40℃下电镀时,表面粗糙度随着电镀电流密度的增加从82 nm急剧增加到1572 nm。