引線鍵合工藝參數(shù)對(duì)封裝質(zhì)量的影響因素分析

1、引線鍵合工藝參數(shù)對(duì)封裝質(zhì)量的影響因素分析引線鍵合工藝參數(shù)對(duì)封裝質(zhì)量的影響因素分析目前IC器件在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)封裝封裝工藝的質(zhì)量及檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜封裝封裝的工藝穩(wěn)定、質(zhì)量保證和協(xié)同控制變得越來(lái)越重要。目前國(guó)外對(duì)引線鍵合工藝涉及的大量參數(shù)和精密機(jī)構(gòu)的控制問題已有較為深入的研究，并且已經(jīng)在參數(shù)敏感度和重要性的排列方面有了共識(shí)。我國(guó)IC封裝封裝研究起步較晚，其中的關(guān)鍵技術(shù)掌握不足，缺乏工藝的數(shù)據(jù)積累，加之國(guó)外

2、的技術(shù)封鎖，有必要深入研究各種封裝封裝工藝，掌握其間的關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)高水平封裝裝備。本文將對(duì)引線鍵合工藝展開研究，分析影響封裝封裝質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，力圖為后續(xù)的質(zhì)量影響規(guī)律和控制奠定基礎(chǔ)。2.引線鍵合工藝引線鍵合工藝WB隨著前端工藝的發(fā)展正朝著超精細(xì)鍵合趨勢(shì)發(fā)展。WB過程中，引線在熱量、壓力或超聲能量的共同作用下，與焊盤金屬發(fā)生原子間擴(kuò)散達(dá)到鍵合的目的。根據(jù)所使用的鍵合工具如劈刀或楔的不同，WB分為球鍵合和楔鍵合。根據(jù)鍵合條件不同，球

3、鍵合可分為熱壓焊、冷超聲鍵合和熱超聲鍵合。根據(jù)引線不同，又可分為金線、銅線、鋁線鍵合等。冷超聲鍵合常為鋁線楔鍵合。熱超聲鍵合常為金絲球鍵合，因同時(shí)使用熱壓和超聲能量，能夠在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)較好的鍵合質(zhì)量，從而得到廣泛使用。2.1鍵合質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)鍵合質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)鍵合質(zhì)量的好壞往往通過破壞性實(shí)驗(yàn)判定。通常使用鍵合拉力測(cè)試（BPT）、鍵合剪切力測(cè)試（BST）。影響B(tài)PT結(jié)果的因素除了工藝參數(shù)以外，還有引線參數(shù)（材質(zhì)、直徑、強(qiáng)度和剛度）、吊

4、鉤位置、弧線高度等。因此除了確認(rèn)BPT的拉力值外，還需確認(rèn)引線斷裂的位置。主要有四個(gè)位置：⑴第一鍵合點(diǎn)的界面；⑵第一鍵合點(diǎn)的頸部；⑶第二鍵合點(diǎn)處；⑷引線輪廓中間。BST是通過水平推鍵合點(diǎn)的引線，測(cè)得引線和焊盤分離的最小推力。剪切力測(cè)試可能會(huì)因?yàn)闇y(cè)試環(huán)境不同或人為原因出現(xiàn)偏差，Liang等人[1]介紹了一種簡(jiǎn)化判斷球剪切力的方法，提出簡(jiǎn)化鍵合參數(shù)（RBP）的概念，即在幾何尺寸固定的情況下，鍵合工具的振動(dòng)幅度主要隨超聲功率的增大而增大，受鍵

5、合力的影響很小。并且超聲功率越大，達(dá)到最大鍵合強(qiáng)度的時(shí)間越短，反映出越快的鍵合速度。但是過大的超聲功率會(huì)導(dǎo)致焊盤產(chǎn)生裂紋或硬化，降低鍵合強(qiáng)度。良好的自動(dòng)鍵合機(jī)需要對(duì)超聲振幅和鍵合時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。Chiu等人[5]研究了壓電換能器里PVDF傳感器的安裝形狀對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。Chu等人[6]研究了壓電換能器里PZT傳感器的安裝位置，Chu認(rèn)為放在驅(qū)動(dòng)器的后部可以得到最大的信號(hào)噪聲比。Zhong等人[7]介紹了使用激光多普勒振動(dòng)計(jì)（

6、如圖2所示）測(cè)量劈刀的振動(dòng)傳遞特性。2.4鍵合鍵合工具工具鍵合工具負(fù)責(zé)固定引線、傳遞壓力和超聲能量、拉弧等作用。其形狀對(duì)質(zhì)量有重要影響，球鍵合使用的劈刀如圖3所示。圖中，①為內(nèi)孔，其直徑由引線直徑?jīng)Q定，引線直徑由焊盤的直徑?jīng)Q定。內(nèi)孔的直徑越小，引線輪廓越接近理想形狀，如果內(nèi)孔直徑過小則會(huì)增大引線與劈刀間的摩擦導(dǎo)致線弧形狀的不穩(wěn)定；②為壁厚，影響超聲波的傳導(dǎo)，過薄的壁厚會(huì)對(duì)振幅產(chǎn)生影響；③為外端面和外圓角，影響第二鍵合點(diǎn)的大小，從而影響第

7、二鍵合點(diǎn)的強(qiáng)度和線弧形狀；④為內(nèi)斜面，影響第一鍵合點(diǎn)的中心對(duì)準(zhǔn)、鍵合強(qiáng)度、鍵合點(diǎn)尺寸大小，還影響線弧形狀。為了增大第一鍵合點(diǎn)的鍵合強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)減小內(nèi)斜面的直徑。超細(xì)鍵合所使用的劈刀無(wú)論在制作工藝和形狀上都有重大改進(jìn)。Zhong等人[7]對(duì)比分析了相同工藝參數(shù)的情況下，細(xì)頸劈刀與傳統(tǒng)劈刀（如圖4）的超聲傳導(dǎo)差異，顯示出細(xì)頸劈刀的優(yōu)異性能。2.5引線輪廓成型（拉?。┻^程引線輪廓成型（拉?。┻^程引線輪廓主要由引線和拉弧參數(shù)決定。引線參數(shù)主較