宇航用键合金丝评价体系及其应用研究

键合金丝广泛应用于小型化星载装备多芯片组件中,而复杂的空间环境要求键合金丝具有良好的可键合性和应用可靠性。本文在深入分析星载多芯片组件应用需求和典型失效模式的基础上,构建了键合金丝应用评价体系,从材料基础性能、工艺适用性和应用可靠性三个方面对键合金丝的可用性进行了全面的评估。应用本文提出的评价体系,对某国产键合金丝进行了系统应用评价,各项测试表明国产键合金丝与拟替代的进口金丝基础性能指标、可键合性和键合可靠性均相当,且在高温下国产金丝键合强度退化慢于进口金丝,呈现了更优异的应用可靠性。

键合金丝的研究进展及应用

介绍了键合金丝的特性、种类及其适用的封装领域;微合金化高纯金丝、合金型金丝、复合型金丝和键合铜丝的研究发展概况,以及各类型键合丝在市场上所处的地位;键合金丝主要应用领域—集成电路(IC)和半导体分立器件的发展情况。分析了国内外键合金丝市场、产业状况以及该行业的发展趋势。

一种半导体封装用键合金丝的研制

在开发了1种微合金配方的基础上，重点研究了真空熔炼连铸工艺，研制出1种适用于半导体分立器件和集成电路封装的高强度低弧键合金丝。结果表明：1）微合金元素得到有效添加，且分布均匀。2）铸锭组织为粗大柱状晶沿轴向分布。3）机械性能均匀稳定，φ19μm：断裂负荷≥5cN，延伸率2％-6％；φ15μm：断裂负荷≥3cN，延伸率2％-6％。4）与国内外相同规格键合金丝相比，具有更高的强度和更大的熔断电流。

小线径键合金丝熔断电流测试与分析

键合引线的电流承载能力是封装设计的重要考虑因素之一,如果设计不当会导致引线熔断失效。目前小线径键合金丝在高集成度、多I/O、高频率封装中的应用越来越多,但对小线径金丝熔断特性的研究较少。文中分析了熔断电流理论计算的局限性,设计了熔断电流测试样件及测试软件,对小线径金丝的熔断电流进行了测试,并给出了安全设计电流建议。

CSP键合金丝热应力分析

对CSP键合金丝的热可靠性进行了研究。运用数值分析方法,采用有限元软件ANSYS8.0,分析了在热循环载荷条件下键合金丝的热应力,以及键合金丝可能出现的失效模式。

键合金丝的振动疲劳损伤研究

以键合金丝为研究对象,基于显微测量数据利用多项式函数拟和的方法获得了描述金丝形状的数学函数,并建立起其有限元模型。模态分析结果表明,键合在刚性基础上的金丝的基频为4923 Hz,在航空电子设备振动能量集中的2 000 Hz频段内没有模态;进一步的应力分析表明,键合金丝最脆弱的方向为其所在平面的法向;损伤分析结果表明,给定的随机振动载荷不会对所研究的金丝造成损坏。

键合金丝断口分析

用扫描电镜和X射线能谱仪分析研究了半导体器件键合用金丝的断口。结果表明,金丝正常断口呈圆锥状,其缺陷断口有:外环层状断口、裂口、气孔、异金属夹杂、非金属夹杂、偏心、菠萝状断口、无塑性平断口等。国产键合金丝生产中拔丝断头过多,主要是由于气体、夹杂和毛坯表面粗糙等造成的。合理调整成份,采取措施切实提高冶金质量(净化金液、降低含气量、提高铸坯和粗丝表面质量等),是提高国产金丝质量和性能的关键。

键合金丝可靠性强化试验失效机理仿真分析

针对某组件可靠性强化振动试验过程中键合金丝断裂的现象,建立了键合金丝的有限元模型。利用有限元软件Ansys Workbench分析了键合金丝在不同方向随机振动激励载荷作用下的应力分布情况,并基于Palmgren-Miner线性累积损伤定律计算了键合金丝的疲劳损伤指数。疲劳损伤结果表明可靠性强化振动试验过程中键合金丝由于振动疲劳对其造成损伤导致其根部断裂,分析结果对后期组件的金丝优化设计、提高金丝的可靠性具有指导意义。

BJ-C型键合金丝的研制

通过添加元素对性能的影响和超微量合主元素均匀添加工艺的研究，研制出适合全自动焊机使用的ＢＪ型键合金丝。键合试验结果及用ＳＥＭ观察熔球形貌证明ＢＪ型金丝具有高的键合强度和优良的成球性，机械性能均匀稳定，Φ２５μｍ丝材的破断力为１０￣（－１）Ｎ，延伸率为３％～４％，完全满足全自动健合机工艺要求和产品标准要求。

谈入世后我国键合金丝产业如何应对IC业的发展

本文通过对 IC 及其键合金丝市场和产业的分析,指出了目前我国键合金丝业发展的特点及存在问题,提出了加入 WTO 后我国键合金丝产业如何应对 IC 业发展的思路。

微电子封装用键合金丝替代产品的研究现状

随着电子封装技术的发展,传统键合金丝在性能和价格上已经不具备优势。采用复合和改性等方法可以开发出满足要求的键合金丝替代品。总结了金包银复合键合丝、钯包铜复合键合丝、金合金键合丝和银合金键合丝共4种键合金丝替代产品的性能特点、成分配比、生产技术难点和关键点,介绍了部分典型产品,并对替代产品的发展趋势进行了展望。

键合金丝的合金化研究动向

根据最新的专利文献综述了高弧度、低弧度、高强度键合金丝的发展现状 ,介绍了微量添加元素的作用和Au -Cu -Ca、Au -Ag、Au -Ni、Au -Sn(In)、Au -Pt(Pd)等合金化键合金丝的研究动向 ,以及键合金丝的微量添加元素复合化、组成合金化、加工细线化、低成本化的发展趋势。

稀土元素对键合金丝组织与性能的影响

研究了稀土元素Eu对金丝再结晶温度、组织、力学性能以及热影响区(HAZ)的作用。研究结果表明,添加一定量的Eu可以:①提高金丝的再结晶温度;②细化金丝的晶粒;③增加金丝的强度;④减小金丝的HAZ长度,即添加适当的稀土元素对于开发高强度低弧度键合金丝有积极作用。

基于变焦显微测量技术的键合金丝参数测量

欧美国家在半导体行业一直以来对我国实行技术封锁政策,我国许多关键技术和设备只能依靠进口,其中就包括键合金丝参数测量设备。键合金丝参数测量设备主要用于自动检测键合金丝的拱高和跨度等参数。由于键合金丝的回波损耗、驻波等微波传输特性与键合金丝的拱高、跨度等参数呈对应关系,因此可以通过测量相关参数的方法来检测键合金丝的微波传输特性是否合格。通过这一方法可以解决人工测量导致的速率低下的问题,提高键合质量检测效率,降低检测成本。本文基于变焦显微测量技术实现了键合金丝参数的测量。该方法通过自主设计的图像采集平台,获取到键合金丝的一组图像,然后进行聚焦区域提取,从而实现键合金丝的三维重建及参数测量。该方法对键合金丝拱高的测量精度<0.01 mm,相对误差<1.5%,对键合金丝跨度的测量精度<0.005 mm,相对误差<0.7%,可以满足自动检测键合金丝参数的设计需求。

X波段T/R组件键合金丝的自动检测技术

X波段T/R组件中,键合金丝的数量、长度、拱高、跨距、焊点位置等参数会对微波传输特性产生严重的影响。通过自动检测技术实现上述参数的自动检测,可以推断出X波段T/R组件键合质量是否合格。基于变焦显微测量技术,通过自主设计的图像采集平台,获取到键合金丝的一组图像,然后通过多聚焦图像融合、聚焦评价等图像处理技术,实现了键合金丝的拱高和跨度的微米级测量,测量结果相对误差小于0.7%。该方法该技术有利于提高金丝键合成品质量的检测效率,提高X波段T/R组件的生产效率。

一种键合金丝及其制造方法

此发明公开了一种键合金丝及其制造方法，属于连接半导体器件的材料技术领域，该键合金丝的成分和含量（重量百分比）为：99．99％≤黄金〈100％，0．00008％≤铍≤0．005％，0．00008％≤钐60．005％。该键合金丝的制造方法是将满足所述配比的成分加入真空炉，熔铸成真空铸锭，冷却后开炉，取锭。

ASTM半导体键合金丝标准的演化和我国金丝生产标准

以１９６６年到１９９４年的ＡＳＴＭ半导体键合金丝标准的演化过程为依据，详细说明了半导体键合金丝标准正随着其研制水平的提高而日趋充实和完善。我国金丝生产水平通过生产工艺改进、设备精化和环境净化等已经有了可观的提高。

IC全自动键合金丝

本文介绍了键合金丝性能及生产工艺规范,同时亦列举了国产金丝的使用情况.