在微电子封装领域,微组装技术因其微型化、高集成度和高可靠性的特点而非常关注。尤其是在微波组件的制作的完整过程中,金丝键合作为连接微电子器件的关键技术,其质量直接决定了产品的可靠性和微波特性,对整个微波组件的性能起着至关重要的作用。因此,深入分析金丝键合工艺的影响因素,并优化键合参数,对于提升微波组件的整体性能和可靠性具有重大意义。
本文科准测控小编旨在探讨金丝键合工艺中的关键影响因素,并通过实验研究来确定最佳的键合参数。通过对25μm金丝进行的键合实验和拉力测试,我们收集了大量实验数据,并确保所有测量结果均符合军标GJB548B-2005的要求。这一些数据不仅验证了金丝键合工艺的可靠性,而且为实际生产提供了宝贵的参考和指导。
键合是一种在接头处施加压力、机械振动、电能或热能等不同形式能量,以实现连接的方法,它属于压力焊接的范畴。在这一过程中,金属本身不会熔化,但在连接界面之间会发生原子扩散现象,表明连接面已达到了足以产生原子间结合力的接近程度。直接将未封装的半导体裸芯片安装到微波多芯片组件(MCM)的基板上,标志着微组装技术迈出了重要的一步。在裸芯片的互连过程中,键合技术是组装MCM的核心环节。通过热压、超声或热超声等技术,将铝丝或金丝键合或点焊到裸芯片和基板的对应焊盘上。
随着技术方面的要求的不断的提高,铝丝键合的使用慢慢地减少,金丝键合慢慢的变成了微组装技术中的一项关键工艺。热超声键合作为超声波键合的一种衍生技术,通过增加热能输入,融合了热压和超声的优点,特别适合于18至100微米范围的金丝。在本文的研究中,我们特别选择了25微米的金丝,并采用热超声键合技术进行实验和分析。
从键合工具及对引线端部的工艺处理不同可将金丝键 合 分 为 球 形 键 合 (BallBond)和 楔 形 键 合(WedgeBond),如下图所示。
球形键合过程中,劈刀产生电火花使金丝端部熔化形成球状,球径约为金丝直径的2至3倍。随后,劈刀下降将金球压在焊盘上完成第一个焊点。劈刀移动至第二点,以楔形方式完成第二个焊点,并通过扯线使金丝断裂。接着,劈刀调整至适当高度,准备下一次键合循环。球形键合适用于360°任意角度焊接,通常使用直径75μm以下的金丝,适用于焊盘间距大于100μm的情况。
楔形键合时,金丝通过劈刀背面的通孔,在热、压力或超声波的作用下与焊盘金属接触形成连接。这是一种单向焊接工艺,第二焊点需与第一焊点同方向。
剔除因人的因素造成的不合格焊点,如尾丝过长、焊点不完整、金丝拱弧过低等。
键合推拉力测试机是一种专用于微电子引线键合后焊接强度测试、焊点与基板粘接力测试及其失效分析的动态测试仪器,具备高速力值采集系统,可以依据测试需求更换相应的测试模组,系统会自动识别模组量程,实现不一样的产品的灵活测试。该设备每个工位都设有独立安全高度位和安全限速,以防止误操作损坏测试针头,具有动作迅速、准确、适用面广的优势。它大范围的应用于半导体IC封装、LED封装、光电子器件封装、PCBA电子组装、汽车电子、航空航天及军工等领域,同时也适用于电子分析研究单位的失效分析以及院校的教学和研究。
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