本書詳細(xì)介紹了引線鍵合互連工藝技術(shù),從引線鍵合的材料、鍵合設(shè)備、加工工藝、質(zhì)量和性等方面進(jìn)行了詳細(xì)的論述,介紹了引線鍵合的新工藝和新應(yīng)用。在本書中,為了從材料、機(jī)器、方法學(xué)以及人力等觀點(diǎn)描述引線鍵合過程,采用了一個(gè)新的信息系統(tǒng)和知識(shí)處理手法,同時(shí)分析和探索了在引線鍵合過程中達(dá)到六西格瑪需要考慮的各種因素,這些因素包括設(shè)計(jì)、材料、加工處理、設(shè)備、品質(zhì)測(cè)試和性工程以及操作培訓(xùn)。
劉亞強(qiáng),高級(jí)工程師,大學(xué)本科,國(guó)家勞動(dòng)和社會(huì)保障部國(guó)家職業(yè)技能鑒定考評(píng)員,曾獲得飛利浦公司貼片機(jī)培訓(xùn)。從事薄厚膜混合集成電路工藝技術(shù)的研究和生產(chǎn)應(yīng)用,曾參與了多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目中電子平臺(tái)和電子器件的研制生產(chǎn)和攻關(guān),參與獲得國(guó)防科工委頒發(fā)的國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。“十五”預(yù)研課題《板極電路模塊高精度、高密度組裝技術(shù)》項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,進(jìn)行重點(diǎn)型號(hào)應(yīng)用電子產(chǎn)品的高精度、高密度組裝工藝技術(shù)研究。主持完成了為兄弟部委配套電路的批量組裝工藝定型及生產(chǎn),對(duì)批量生產(chǎn)專用電路有獨(dú)自的認(rèn)識(shí)。
第1章
11引線鍵合工藝
111熱超聲球鍵合
112超聲楔形鍵合
12球楔鍵合的優(yōu)點(diǎn)
121熱超聲球楔鍵合的缺點(diǎn)
13鋁楔形鍵合的優(yōu)點(diǎn)
131鋁楔形鍵合的缺點(diǎn)
14熱壓鍵合
15三種鍵合工藝的比較
16超細(xì)間距引線鍵合
161超細(xì)間距鍵合中的挑戰(zhàn)第2章引線鍵合的材料
21鍵合引線材料的要求和性質(zhì)
211鍵合引線的要求
212高電導(dǎo)率
213高電流負(fù)載能力
214高抗張強(qiáng)度和可控的延伸率
215應(yīng)力應(yīng)變曲線
216斷裂負(fù)載
217可控的延伸率
218摻雜元素及其在機(jī)械性質(zhì)上的影響
219引線的晶粒尺寸
2110熱膨脹系數(shù)的兼容性
2111引線鍵合加工的生產(chǎn)率
2112氣密性封裝的鍵合引線
2113抗腐蝕性
2114器件鍵合焊盤的尺寸
22引線材料的選擇
221鍵合引線材料的選擇
222金合金對(duì)機(jī)械性能的改善
223適用于細(xì)小間距應(yīng)用的金引線
224低拱絲高度應(yīng)用的引線選擇
225作為鍵合引線材料的鋁和鋁合金
226添加1%硅的鋁
227鋁鎂引線
228金引線的替代品
229銅引線
23引線制造
231金和鋁鍵合引線的制造
232金屬精煉
233熔化和鑄造
234拉制
235靜液力擠壓
236退火
237纏繞和制軸
238高速自動(dòng)引線鍵合機(jī)的繞軸
239鍵合引線的質(zhì)量保障
2310引線的存儲(chǔ)
2311保存期限
24鍵合引線的質(zhì)量
241拉制引線的化學(xué)分析和表面清潔
242鋁合金中硅分布的控制
25測(cè)試方法和規(guī)范
251機(jī)械性能測(cè)試
252SEM作為斷裂模式分析的一個(gè)診斷工具
253目檢
254線徑測(cè)量法第3章鍵合設(shè)備
31設(shè)備性能要求
311鍵合放置精度和可重復(fù)性
312焊球的控制
313拱絲的控制
314供料系統(tǒng)
315程序的傳遞或可移植性
316成品率
317鍵合的產(chǎn)量
318換能器技術(shù)
319離線編程(OLP)
32設(shè)備的選擇和采購(gòu)
321定義需求
322市場(chǎng)調(diào)研
323編寫采購(gòu)說明
324運(yùn)行性能測(cè)試
325撰寫采購(gòu)鍵合機(jī)的評(píng)估
326怎樣撰寫設(shè)備要求說明書?
327設(shè)備選擇的優(yōu)先順序矩陣分析法
328怎樣使用優(yōu)先順序矩陣分析法?
33物主成本
331引線鍵合設(shè)備成本效益選擇的標(biāo)準(zhǔn)
332什么是物主成本?
333CoO計(jì)算的參數(shù)
334物主成本軟件
335物主成本分析的實(shí)用性
34設(shè)備性能
341鍵合機(jī)的性能評(píng)價(jià)
342鍵合機(jī)評(píng)價(jià)隊(duì)伍
343鍵合機(jī)評(píng)價(jià)計(jì)劃
344引線鍵合機(jī)的性能評(píng)定
345現(xiàn)存封裝的加工能力
346未來封裝的加工能力
347機(jī)器能力
348機(jī)器功能
349供應(yīng)商的潛力和服務(wù)
3410來自工廠各級(jí)職員的評(píng)價(jià)
3411得分調(diào)查表
3412決策
35設(shè)備維護(hù)
351建立一個(gè)維護(hù)計(jì)劃
352待機(jī)時(shí)間
353不定期停機(jī)時(shí)間
354定期停機(jī)時(shí)間
36預(yù)防性維修計(jì)劃第4章加工工藝
41工藝參數(shù)
411鍵合參數(shù)
412鍵合力
413鍵合期間的超聲能量
414鍵合溫度
415鍵合時(shí)間
416拱絲參數(shù)
417鍵合焊盤的金屬層
418鋁和鋁合金
419下層金屬層
4110鍵合焊盤金屬層的微結(jié)構(gòu)
4111合金元素及其對(duì)鍵合能力的影響
4112鍵合焊盤金屬層的新型鋁合金
4113焊盤金屬層的替換
4114金屬層淀積技術(shù)
4115鈍化刻蝕
4116鍵合焊盤污染
4117芯片金屬層表面可鍵合性特征評(píng)價(jià)的方法
4118鋁鍵合焊盤的硬度測(cè)量
4119引線框架和基板的金屬層
4120基板金屬層的加工
4121鍍膜的形態(tài)
4122基板金屬層的替換
4123基板金屬層質(zhì)量的特征
4124膜層性質(zhì)對(duì)鍵合的影響
4125膜層缺陷的目檢
4126作為工藝參數(shù)的鍵合引線
4127引線類型
4128引線尺寸
4129引線直徑對(duì)結(jié)球的影響
4130引線直徑對(duì)剪切力的影響
4131引線直徑對(duì)斷裂負(fù)載的影響
4132引線直徑對(duì)頸部強(qiáng)度的影響
4133引線的一致性
4134引線線軸的影響
4135引線的表面狀況
4136第二貨源及其影響
4137焊球接觸直徑
4138鍵合工具
4139鍵合工具的選擇
4140劈刀尺寸
4141劈刀頂部直徑
4142劈刀孔及其作用
4143斜面直徑和斜面角度
4144表面角度
4145劈刀的外部半徑
4146劈刀的形狀
4147細(xì)長(zhǎng)劈刀
4148劈刀材料
4149采用CNC加工的劈刀制造
4150陶瓷注模(CIM)加工
4151陶瓷注模加工的優(yōu)點(diǎn)
4152劈刀材料選擇的標(biāo)準(zhǔn)
4153劈刀的表面加工
4154劈刀損傷
4155超聲鍵合的楔入工具
4156后緣半徑
4157楔形面
4158深腔鍵合
4159反向鍵合
4160引線喂料及其在鍵合位置上的影響
4161楔形工具用材料
4162最終表面
4163其他楔形工具
4164其他影響鍵合的因素
4165鍵合設(shè)備和工作臺(tái)
4166圖形識(shí)別系統(tǒng)
4167EFO一致性
4168引線喂料的一致性
4169的接觸探測(cè)和擠壓控制
4170同步
4171設(shè)置的穩(wěn)定性
4172軟件相關(guān)的程序缺陷
4173鍵合缺失檢測(cè)器
4174加熱部件
4175引線框架夾具
4176工具諧振
4177專用鍵合工具的特點(diǎn)
4178熱壓鍵合
4179影響COB封裝的加工參數(shù)
4180操作人員技能
42工藝優(yōu)化
421工藝優(yōu)化的目的
422金球鍵合的化
423結(jié)球的化
424試驗(yàn)的設(shè)計(jì)
425鋁楔形鍵合的化
426化第二鍵合
43工藝控制
431鍵合拉力
432控制圖表的使用
433作為可測(cè)量特征的鍵合拉力
434創(chuàng)建控制圖表
435計(jì)算X圖表和R圖表參數(shù)的步驟
436控制圖表的說明
437用鍵合剪切強(qiáng)度控制工藝
438目檢
439金屬間化合面積的測(cè)量
4310鍵合刻蝕
4311加工能力(Cpk)分析
44工藝監(jiān)測(cè)
441監(jiān)測(cè)鍵合響應(yīng)
442超聲頻率控制和監(jiān)測(cè)
443鍵合工具振動(dòng)強(qiáng)度測(cè)量
444電容擴(kuò)音技術(shù)
445阻抗測(cè)量系統(tǒng)
446使用激光干涉法的超聲波測(cè)試
447使用光學(xué)傳感器的楔形工具振動(dòng)強(qiáng)度測(cè)量
448負(fù)載對(duì)工具振動(dòng)模式的影響
449鍵合力監(jiān)測(cè)
4410鍵合時(shí)間監(jiān)測(cè)
4411其他鍵合監(jiān)測(cè)技術(shù)
4412西門子過程監(jiān)測(cè)法
4413溫度監(jiān)測(cè)
45加工機(jī)理
451超聲波鍵合
452工具對(duì)焊接強(qiáng)度的影響
453熱壓的機(jī)理
46對(duì)可鍵合能力的設(shè)計(jì)
461芯片設(shè)計(jì)規(guī)則
462焊盤設(shè)計(jì)規(guī)則
463通過引線的較大容許電流
464封裝和組裝設(shè)計(jì)指南
465拱絲高度的設(shè)計(jì)
466交錯(cuò)焊盤的布局設(shè)計(jì)
467引線交叉
468由于芯片位移的引線交叉
469引線長(zhǎng)度規(guī)則
4610鍵合設(shè)計(jì)和封裝兼容性
4611鍵合直徑偏離焊盤的百分比
4612為鍵合考慮的引線框架設(shè)計(jì)
4613包括鍵合能力的封裝設(shè)計(jì)軟件
47加工問題和解決方法
471焊球在鍵合焊盤上不粘連(鍵合脫離)
472在引腳上焊接的不粘連(焊接脫離)
473焊球在焊盤上的位置
474楔形焊在引腳上的位置
475引線塌陷
476引線殘尾
477鍵合期間的引線斷裂
478拱絲緊繃
479焊球畸形
4710球心偏離(高爾夫球桿)
4711露底
4712金屬擠出
4713引線歪扭
4714線夾問題
4715低頻運(yùn)動(dòng)和鍵合形成
4716劈刀堵塞
4717劈刀去堵
4718鍵合工具清洗的化學(xué)方法
4719鍵合焊盤和引腳框架的污染物
4720有機(jī)污染物
4721等離子清洗
4722等離子機(jī)理
4723等離子設(shè)備
4724等離子工藝參數(shù)
4725DC氫等離子
4726化學(xué)和物理清洗的分析比較
4727等離子清洗的應(yīng)用
4728等離子清洗的負(fù)面影響
4729紫外/臭氧清洗
4730紫外/臭氧的機(jī)理
4731紫外/臭氧設(shè)備
4732紫外/臭氧工藝參數(shù)
4733紫外/臭氧的影響
4734紫外/臭氧的負(fù)面影響第5章質(zhì)量
51鍵合拉力技術(shù)
511鍵合拉力測(cè)試
512吊鉤位置對(duì)失效模式的影響
513吊鉤直徑的影響
514引線延伸率對(duì)鍵合拉力強(qiáng)度的影響
515引線長(zhǎng)度對(duì)鍵合拉力強(qiáng)度的影響
516拱絲高度對(duì)鍵合拉力強(qiáng)度的影響
517拱絲參數(shù)的影響
518鍵合拉力數(shù)據(jù)分布的分析
519拉力角度和失效模式
5110推薦的拉力測(cè)試方法
5111非破壞拉力測(cè)試
5112利用鍵合拉力測(cè)試焊接強(qiáng)度
5113鍵合拉力設(shè)備
5114自動(dòng)鍵合拉力測(cè)試
5115鍵合拉力測(cè)試規(guī)范
5116引線鍵合拉力測(cè)試的局限性
52焊球鍵合剪切測(cè)試
521測(cè)試的描述
522焊球剪切設(shè)備
523焊球剪切測(cè)試過程
524剪切測(cè)試的變量
525剪切測(cè)試干擾和測(cè)量誤差
526不同金屬層上的剪切強(qiáng)度
527未被污染焊盤上鍵合的剪切測(cè)試
528厚膜上的剪切測(cè)試
529剪切力和剪切強(qiáng)度
5210剪切測(cè)試規(guī)范
5211非破壞剪切測(cè)試
53鍵合質(zhì)量的目檢
531鍵合前檢驗(yàn)
532鍵合后檢驗(yàn)
533目檢標(biāo)準(zhǔn)
534自動(dòng)化視覺檢驗(yàn)
535目檢設(shè)備性能
536拱絲高度測(cè)量
537用于引線缺陷分析的電子掃描顯微鏡
538三維視覺檢驗(yàn)規(guī)范
54特殊質(zhì)量測(cè)試
541鍵合刻蝕
542電測(cè)試
543烘焙測(cè)試
544表面分析
545聲波散射第6章性
61紫斑
611紫斑或金屬間化合物
612金屬間化合物的形成
613導(dǎo)致高電阻或電路開路的柯肯達(dá)爾空洞
614導(dǎo)致脆性斷裂的金屬間化合物
615Arrhenius(阿倫尼烏斯)方程
616金屬間化合物形成的分析方法
617電阻率測(cè)量
62尖刺
621鋁硅合金
63露底
631鍵合焊盤露底
632鍵合力的影響
633超聲波能量的影響
634硅節(jié)瘤誘發(fā)的露底
635引線硬度的影響
636金屬層厚度的影響
637在塑料封裝中濕氣吸收
638金屬間化合物的影響
64引線傾倒
641引線傾倒的不同原因
642鍵合引線的影響
643IC封裝設(shè)計(jì)
644注模化合物的影響
645對(duì)于注模朝向引線方位的影響
646引線傾倒的FEM
65腐蝕
651鋁銅鍵合焊盤金屬層的腐蝕
652氯引發(fā)的腐蝕
66踵裂
661熱和功率循環(huán)誘發(fā)踵失效
662功率循環(huán)和它的影響
663踵裂的原因
664鍵合引線疲勞性質(zhì)的特征
665我們能通過目檢剔除踵裂嗎?
67其他性問題
671芯片粘接焊盤漂移失效
672過電流失效
673晶粒生長(zhǎng)失效
674在鍍銀引腳框架上的鋁鍵合失效
675銀鋁腐蝕
676離心試驗(yàn)時(shí)的鍵合失效
68由于引線傾倒引起的電性能退化
681引線跨距對(duì)電感值的影響第7章引線鍵合的新工藝和新應(yīng)用
71光電子應(yīng)用中的引線鍵合
711設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
712材料挑戰(zhàn)
713加工問題
714光學(xué)封裝引線鍵合的加工問題
715光學(xué)封裝引線鍵合的鍵合工具
716設(shè)備要求
72疊層芯片封裝中的引線鍵合
721零拱絲楔形鍵合
722低拱絲高度
73采用新的超聲換能器的低溫鍵合
74銅鍵合工藝
741銅鍵合引線材料技術(shù)
742設(shè)備問題和挑戰(zhàn)
743劈刀的選擇
75微BGA引腿鍵合加工
751引腿和引線鍵合之間的不同
752引腿鍵合加工綜觀
76結(jié)論