陶瓷封装VDMOS功率器件粗铝丝超声键合工艺研究

陶瓷封装垂直导电双扩散场效应管(VDMOS)功率器件广泛地应用在新能源设备、汽车电子和其他工业领域。为了满足VDMOS器件的高可靠性使用要求,有必要对VDMOS粗铝丝超声键合工艺展开深入研究。通过工艺窗口定位及三因素三水平正交实验法探究粗铝丝超声键合工艺参数对键合点强度的影响情况。实验数据表明,超声功率是键合强度的主导因素,这是因为超声功率提供键合点金属扩散所需的绝大部分能量。此外,超声时间及键合压力为键合点金属扩散区的形成提供生长时间及生长环境,同样直接影响键合点的强度。分析结果表明,在满足一定推力要求的条件下,使用最优工艺参数作业能够得到面积更小的键合点,这可以增加芯片的有效利用面积,从而为高密度集成及多管脚引出提供技术支撑。

键合时间对粗铝丝超声引线键合强度的影响

试验研究了不同超声功率条件下,键合时间对粗铝丝引线键合强度的影响规律。试验中记录了每种键合试验的键合时间,采集了每一个键合点的剪切测试力作为键合点抗剪强度的表征,记录了每个键合点的状态。结果表明:(1)在小超声功率条件下,键合强度对键合时间敏感;在大超声功率条件下,敏感性下降;(2)短键合时间条件下主要键合失败形式为剥离和无粘接,表明键合界面的原子扩散不够;(3)大超声功率长键合时间条件下的键合失败形式多为根切,表明键合界面的原子扩散虽然足够,但长时间的超声振动也会使粗铝丝产生疲劳断裂,形成过键合。

超声功率对粗铝丝超声引线键合强度的影响

超声功率是影响粗铝丝引线键合强度的最主要因素之一.在尽量排除其他干扰因素的情况下,通过实验比较了11种不同超声功率条件下,粗铝丝引线键合的结果,观察到了超声功率对粗铝丝引线键合强度的影响:在超声功率较小情况下(超声功率比为20%～30%),增大超声功率有助于提高键合强度;在超声功率较大的情况下(超声功率比为45%～70%),增大超声功率反而会降低键合强度,出现过键合的情况;只有当超声功率适中时(超声功率比为35%～40%),才能获得稳定且满意的键合强度.分析了验现象的产生原因.

粗铝丝超声键合的尾丝控制研究

针对自动粗铝丝超声楔焊键合的尾丝质量问题,剖析了键合尾丝的形成机理,建立了键合尾丝缺陷故障树,构建了键合尾丝缺陷的因果关系图,提出了尾丝缺陷现象与根源因素的影响关系矩阵,确立了尾丝质量控制的关键控制点和控制要求。

金属外壳键合可靠性研究

除粗铝丝键舍工艺中键合超声功率、超声时间等键合参数对键合可靠性具有直接影响外，引线柱材料、引线柱尺寸、内部组装材料均对粗铝丝键合可靠性具有相关影响，对三种常见功率外壳粗铝丝键合可靠性进行对比分析，综合键合强度随时间的衰减、脱键现象、可键合性的结果，薄镀金引线外壳粗铝丝键合的可键合性和可靠性效果最佳。

中大功率HIC金属外壳引线键合工艺研究

多金属键合体系在可靠性方面往往会出问题，中大功率HIC电路的金属外壳的引线键合通常是多金属键合体系，因此也不可避免产生金属间化合物。如何防止金属间化合物产生致命的失效，是摆在组装工程师面前的一个难题。本文从多角度对中大功率电路金属外壳键合进行分析，通过材料的改进和工艺的优化，使得中大功率电路金属外壳引线键合的可靠性得到一定的提升，并给出一套中大功率电路金属外壳引线键合工艺设计方案。

基于ABAQUS的键合压力隐式动力学分析

隐式动力学分析方法是ABAQUS处理非线性结构力学问题常用的分析方法,本文利用ABAQUS软件建立500μm粗铝丝的键合点模型,对键合点受应力挤压产生塑性形变的非线性问题进行分析,着重探讨键合点的应力和应变的变化。