芯片键合系统的失效案例研究与分析

键合工艺技术是半导体封装环节中的重要技术方法,而键合系统相关的失效也直接影响着电子元器件的互连可靠性。虽然同为键合区域的失效,但失效机理却千差万别。针对性地讨论了Au-Al、 Cu-Al和Al-Al这3个键合系统中常见的基于材料特性和工艺过程的失效模式。结合相关实际案例,采用扫描电子显微镜（SEM）、 X射线能谱分析仪（EDX）、离子研磨（CP）等物理和化学分析手段,研究并分析了键合工艺开裂、双金属间键合退化、接触腐蚀和功率器件的键合丝退化等模式的失效机理,得到各种失效模式对应的失效原因为键合工艺参数不适配、金属间化合物（IMC）过度生长、原电池效应和金属层疲劳剪切力与形变等。通过列举的检测方法能准确识别器件的失效模式,并对症提出相应的改善策略,为提高键合系统的可靠性提供指导。同时,可以通过功率循环试验观测和识别功率器件的键合退化。     

芯片剪切力、键合强度改进案例

本文介绍了某微波组件芯片剪切力和键合强度的改进案例，通过正交试验优化了粘片和键合两个关键工序，保证了产品批量生产的可靠性和工艺一致性。     

表面组装与芯片键合混合工艺浅探

我们在高新技术产品试制过程中，对表面组装与芯片键合的混合工艺作了一些探索，本文重点就有关工艺流程安排，以及在裸芯片组装中的所遇到的一些具体问题，简单地作一讨论。     

微流控芯片热压键合设备的结构设计

以塑料微流控芯片的热压加工技术为基础,以实现自动化和批量化为目标,对芯片热压键合设备的机械结构进行设计研究,在保证芯片受压均匀的情况下,对设备机身的结构、加压方式等进行了分析,确定设备机身采用闭式双立柱结构,上部加压方式,通过力矩电机、螺旋升降机带动压头完成压力输出,并对压头的运动进行导向。实验表明,在热压芯片时,该设备能够将优化的工艺参数复现,制作的芯片质量稳定,一致性好。     

微波组件硅铝丝键合工艺参数的优化

通过控制单一变量的试验方法,研究了超声功率、超声时间、键合压力等参数对硅铝丝键合一致性和可靠性的影响,分析了每个参数对硅铝丝键合的影响规律.通过正交试验方法,优化了键合参数组合,并进行试验验证.通过环境试验对微波组件中硅铝丝键合的可靠性进行评价,在某产品上进行验证,并抽样对其可靠性进行评价.产品键合点形貌良好,一致性高...     

高芯片键合质量与高生产率的新型银浆体系的研究

高键合强度与高生产率的银浆体系是芯片实现小型化、轻薄化的基础,本文研发了一种高芯片键合强度的新型银浆体系(银浆B),通过五元素三水平(53)正交实验,探讨了银浆量、点胶高度、芯片键合力、银浆固化时间、固化温度等五因素对芯片键合强度及结构的影响;以及基于实验设计(DOE)和响应曲面分析(RSM)等统计方法,分析了芯片键合的过程,优化了芯片键合过程的固化时间、固化温度和银浆量等参数。采用银浆B体系以及优化的制程参数,使得芯片键合强度制程能力指数(Cpk)从0.56提高到2.8。     

基于新型NiPbAu基底的金丝楔形键合工艺研究

利用楔形键合设备进行金丝在镀镍钯金Ro5880基板上的键合实验。采用正交实验法分析了镀层厚度、键合功率、键合时间、键合温度等工艺参数对楔形键合的影响。同时,在镀镍金Ro5880板上进行了对比试验。研究发现:与镀镍金基板相比,镀镍钯金基板在可焊性、键合强度、成本方面均有着巨大的优势,在电子组装、封装领域有着广阔的应用前景。     

微流控分析芯片制作中的低温键合技术

微流控分析芯片制作方法的研究是微流控分析的基础。制作性能良好的微流控分析芯片时,基片与盖片的键合技术十分重要。本文针对近年来发展迅速的低温键合技术,对各种方法进行了评价,并对其发展前景进行了展望。     

塑料芯片的红外激光加热键合研究

阐述了利用红外激光与物质相互作用的热效应实现微系统器件的局部加热键合原理.研究了红外激光键合塑料芯片的实施条件和键合工艺过程,建立了半导体激光键合实验装置,并实现了有机玻璃芯片的激光键合.     

DBC铜线键合工艺参数研究

铜线作为最有发展潜力的新一代键合材料,与铝线相比,具有优异的导电及导热能力。因绝缘栅双极型晶体管（IGBT）需承载大电流,采用铜线可在键合线数量不变的基础上提高电流传输能力和散热能力。采用铜线超声楔形键合对覆铜陶瓷基板（DBC）第一键合点和第二键合点的键合工艺参数进行研究,以剪切力作为衡量键合质量的标准,采用单因素分析法研究各参数对键合点强度的影响,采用正交试验确定最佳工艺参数,为铜线键合工艺的参数设定提供参考及指导方法。     

倒装芯片键合技术发展现状与展望

我国集成电路发展十二五规划中提到,大力发展先进封装和测试技术,推进高密度堆叠型三维封装产品的进程,支持封装工艺技术升级和产能扩充。阐述了先进封装技术中的倒装芯片键合工艺现状及发展趋势,以及国际主流倒装设备发展及国内应用现状,重点介绍了北京中电科装备有限公司的倒装机产品。国产电子装备厂商应认清回流焊倒装芯片键合设备市场发展,缩短倒装设备产品开发周期和推向市场的时间,奠定国产电子先进封装设备产业化基础;同时抓紧研发细间距铜柱凸点倒装和热压焊接技术,迎接热压倒装芯片工艺及其设备的挑战。     

倒装芯片热电极键合工艺研究

文章将论述一种无掩模制造细小焊料凸点技术。利用热电极键合工艺将带有凸点的倒装芯片焊到基板上。此项工艺能将间距小至40μm的倒装芯片组装到基板上。文章也论述了间距为40μm、电镀AuSn钎料凸点的倒装芯片组装工艺技术。金属间化合物相的形成对焊点可靠性有重要影响,尤其是对于细小焊点。文中研究了金属间化合物相的形成与增加对可靠性的影响。讨论分析了热循环和湿气等可靠性试验结果。     

基于氧等离子体活化的硅硅直接键合工艺研究

基于氧等离子体活化的硅硅直接键合是一种新型的低温直接键合技术。为了优化工艺参数,得到高质量的键合硅片,选用正交试验法,研究了氧等离子体活化时间、活化功率、氧气流量三个重要的工艺参数对键合的影响,并采用键合率评估键合质量。研究结果表明,活化功率对键合率的影响最大,氧气流量次之,活化时间对结果影响最小,据此结论,在上述工艺中需重点关注活化功率和氧气流量的参数选择。     

镀钯铜丝芯片键合工艺控制和可靠性研究

随着金价的不断上升,集成电路封装成本越来越高。为此,集成电路封装厂商纷纷推出铜线键合来取代金丝键合,以缓解封装成本压力。但是纯铜丝非常容易氧化,为了提高键合生产效率及产品可靠性,目前封装厂商主要采用镀钯铜丝作为键合丝。对集成电路镀钯铜丝键合生产技术和工艺控制方法进行了探讨,并和金丝及纯铜丝工艺控制进行了比较分析。对镀钯铜丝键合工艺主要失效模式进行了介绍和说明,并就弹坑检测试验方法进行了比较分析和总结。特别是对特殊产品的弹坑检测试验如何才能确保结果准确,进行了实例分析。     

垂直结构GaN基LEDs热压键合应力损伤分析

热压键合是垂直结构LED制备的关键工艺步骤,通过TEM,PL,Raman等测试手段,探讨热压键合造成的应力损伤、GaN材料缺陷、LED内量子效率以及反向漏电间的内在联系,研究以键合引起的应力诱导垂直结构GaN基LED光电特性的退化机制,探讨应力损伤对垂直结构GaN基LED光电特性的影响.实验结果表明,热压键合过程会在GaN材料内产生GPa量级的残余应力,在量子限制strark效应作用下,GaN材料辐射复合效率发生明显退化;同时热压键合应力还会诱发GaN材料位错密度的增加,最终导致LED反向漏电增大.     

PCB、键合线和芯片联合仿真方法的研究

由于射频集成电路(RFIC)芯片在应用及板级测试过程中会出现各种寄生效应、分布效应,因此芯片性能极易受 到PCB、键合线以及外围元件的影响。并且,在传统的芯片设计软件中,这些不理想效应在芯片设计过程中是无法预知 的。基于以上原因,本文阐述了一种在测试前对芯片、键合线和片外电路及元器件进行联合仿真的方法,充分地模拟真 实测试和使用环境,这将大大方便验证过程,也为RFIC 的设计者提供便利。     

晶片键合质量的红外检测系统设计

基于晶片的红外透射原理,设计并搭建了晶片直接键合质量红外检测装置,并利用图像处理技术开发了相应的软件模块,可以快速获取键合界面的特性参数,如空洞分布、大小及键合率等,从而实现晶片直接键合质量的快速评估.同时,将该红外检测装置与硅片键合装置结合一体,可以实时监测硅片直接键合工艺.通过分析不同工艺条件下所获得的键合片质量,包括键合率、缺陷分布以及键合强度等参数的比较,可以有助于理解晶片键合的机理,实现键合工艺的优化.     

基于薄膜HIC金铝键合失效的工艺研究

介绍了薄膜混合集成电路(HIC)中金铝键合失效机理,提出了一种解决金铝键合失效的新工艺.分析失效机理发现,铝丝和薄膜金导带形成的金铝界面因原子扩散而形成内部空洞,出现键合根部的键合丝断裂的现象.通过改变键合区金属层结构,实现了单一金属化系统,有效避免了金属间化合物的形成.该项研究结果对陶瓷基薄膜HIC的工艺应用范围的拓...     

基于Rogers 5880复合介质基板的金丝楔焊键合工艺参数研究

运用正交试验法对键合效果进行了工艺参数优化方案设计和试验验证,以金丝键合强度为目标分别考察了键合功率、键合压力和键合时间3个工艺参数对键合金丝压点形态变化的影响,最终获取最优工艺参数组合为键合功率100 mW,键合时间220 ms,键合压力18 g,达到了提高金丝键合工艺可靠性的目的.     

扇出型芯片键合设备开发思路及整机框架结构设计与仿真

为了提高扇出型芯片的键合精度,设计了一种采用内外部架构的扇出型芯片键合设备。通过主动减振器实现内外部架构的隔离,从而提高了键合设备的键合精度;具有广阔的市场前景。