WB工艺技术浅析.ppt

WB工艺报告 一、IC封装发展趋势 1.1 芯片封装工艺 1.2 芯片与封装的互连 1.3 微电子封装和PCB板之间的互连 1.4 封装密度正愈来愈高 二、IC封装工艺 2.1 等离子清洗工艺 2.2 WB工艺 2.3 推拉力测试 一、IC封装发展趋势 1.1 芯片封装工艺 从逐个管芯封装到出现了圆片级封装，即先将圆片划片成小管芯，再逐个封装成器件，到在圆片上完成封装划片后就成器件。 1.2 芯片与封装的互连 从引线键合（WB）向倒装焊（FC）转变。 1.3 微电子封装和PCB板之间的互连 已由通孔插装(PTH)为主转为表面贴装（SMT）为主。 2.2 WB工艺 2.3 推拉力测试 2.3.1 拉力测试（BPT) 集成电路内引线键合质量，检验的内容包括键合位置的检验、焊点状态的检验、键合引线的质量检验和键合强度(引线拉力试验)等几个方面。本次试验通过考察键合强度(引线拉力试验)来评定引线键合质量，主要是对键合样本做双点破坏性拉力试验。具体方法是，特种力的施加点作用于内、外两个焊点的中间部位，用一小钩将引线勾住，拉力的方向应为两个焊点连线的垂线力向，并且允许偏差。，这样作用于两个焊点的拉力应该是基本相等的。施力的大小可用测克计来计量。试验时拉力逐渐增大，当拉力达到规定值而不被拉开或拉断时，则说明键合强度符合要求。然后继续加力一直拉到引线断开或键合点脱落为止，此时所得到的拉力克数，即为极限键合强度。当试验完毕后应根据其失效模式来加以分析，其失效模式可分为五种，如下图3.3所示 2.3.3 总结 影响拉力测试的因素主要有：引线参数如引线直径、引线材质、引线强度和刚度等、工艺参数、吊钩位置、弧线高度。注意外界因素控制，合理地运用测克计测出拉力大小、引线断裂位置，判断引线键合质量。 影响剪切推球测试的因素有：工艺参数、推球高度、推球速度等，记录好推力最小值，观察判断引线键合的质量。 作好记录及出现的现象，认真分析现象问题，解决问题。 （4）金属间合金化合物 随着时间的延长和温度的升高，键合界面总会产生这些金属间化合物，金属间化合物的晶格常数、膨胀系数及形成过程中体积的变化都是不同的，而且多是脆性的，导电率较低，少量 的金属间化合物，对界面键合强度起一定强化作用，过多的金属间化合物就出现键合强度降低、变脆、以及接触电阻变大等情况，最终可导致器件在开路或器件的电性能退化，所以必须适当控制工艺尽金属间化合物的生成。在Au-A1 键合系统中，采用的是Au 丝热压焊工艺，由于在高温(300℃以上)下，金向铝中迅速扩散，金的扩散速度大于铝扩散速度，结果出现了在金层一侧留下部分原子空隙，这些原子空隙自发聚积，在金属间化合物与金属交界面上形成了空洞，形成柯肯德尔效应。当柯氏效应一空洞增大到一定程度后，将使键合界面强度急剧下降，接触电阻增大。 （5）人为因素 引线表面肮脏；金属丝传送角度不对；楔通孔中部分堵塞；用于夹断引线的工具肮脏；夹具间隙不正确；夹具所施加的压力不对；金属丝拉伸错误。 增大压力 压力不够 压点发黑 调换劈刀 劈刀端粗糙 金丝粘劈刀 调换劈刀 劈刀不平 调换劈刀 金丝直径大于劈刀端面 增加压力 压力太小 金丝滑脱 适当调整三者关系 功率，压力太大；焊接持续时间太长 调换劈刀 劈刀端面太小或劈刀端面不平 金丝易断 增加压力 压力太小 金丝退火或调换 金丝较硬 用丙酮、无水乙醇清洗，并烘干 金丝、劈刀、焊件可能沾上油污或水等脏物 金丝不变形 紧固器件 器件松动 改进蒸发工艺 铝层太薄或发灰 改进电镀工艺 框架镀金层疏松，不紧密 调换金丝 金丝氧化 调整劈刀位置 劈刀位置未安装在最佳点 金丝压不牢 排除方法 故障原因 现象 2.2.7 WB出现的问题及其解决方案 2.2.8 总结 随着IC封装尺寸的减小，新材料、新封装形式 COB、MCM等的应用，对于引线键合技术提出了更高的要求。当前先进的IC封装设备基本上被国外大公司所垄断，如美国的US、瑞士的ESEC、日本的TOSOK，NEC等。面对国外的技术封锁，迫切需要掌握关键封装技术，自主开发高性能的封装设备。因此，有必要进一步加深WB技术的开发。 图3.3 拉力测试失效模式 2.3.2 推力测试（BST） 剪切推球测试（以下称为推球测试）逐渐成为评价引线键合球焊点质量和完整性的主要方法之一。图3.4是推球测试的整个过程：（a）推刀下降至焊盘上一定高度；（b）推刀以一定速度与焊盘接触； （c）推刀与焊盘接触后继续下降，当传