倒装再分布技术及应用

随着半导体技术的发展,封装工艺与圆片工艺的联系越来越密切,特别是倒装技术的发展及广泛应用。由CSP到WL-CSP,再到TSV技术,封装技术的发展越来越迅速。倒装技术是发展的关键技术,它包括再分布技术、凸点底层金属（UBM）技术、凸点制备技术、倒扣焊接技术和底部填充技术等。文章介绍了传统芯片通过再分布设计及工艺解决实现倒装工艺,为倒装技术以及新技术的开发和应用提供了良好的途径和广阔的空间。     

微量元素添加对多元Sn-Bi系焊料合金组织与性能的影响

传统焊料合金由于熔点温度高,不能满足部分有机基板、温度敏感器件以及3D封装等多层封装形式的低温封装要求。以Sn-Bi合金为基体,通过添加微量Ag、Cu、Co和Ni元素形成新型多元合金,对多元合金的熔化性能、润湿性能、微观组织和力学性能进行研究。结果表明:微量元素的添加(质量分数0~1%)对多元Sn-Bi系合金的固相线温度影响很小,降低了SnBi57AgCuCo合金的液相线温度和熔程;添加微量元素降低了合金的表面能,提高了润湿性;多元Sn-Bi系合金的微观组织由SnBi共晶组织、β-Sn相和块状富Bi相组成,微量元素的添加细化了β-Sn相中的Bi相颗粒。组织中的金属间化合物颗粒提高了多元Sn-Bi系合金抗拉强度和延伸率;断口形貌表明合金主要沿Bi相晶界断裂,Bi相的细化可改善焊料合金的力学性能。     

铜丝球键合工艺及可靠性机理

文章针对铜丝键合工艺在高密度及大电流集成电路封装应用中出现的一系列可靠性问题,对该领域目前相关的理论和研究成果进行了综述,介绍了铜丝球键合工艺、键合点组织结构及力学性能、IMC生长情况、可靠性机理及失效模式。针对铜丝球键合工艺中易氧化、硬度高等难点,对特定工艺进行了阐述,同时也从金属间化合物形成机理的角度重点阐述了铜丝球键合点可靠性优于金丝球键合点的原因。并对铜丝球键合及铜丝楔键合工艺前景进行了展望。     

硅基密封气密性及结构强度研究

探讨了硅基气密性封装的可行性,将电镀镍-金镀层的柯伐盖板、密封区金属化的硅基板用金锡焊料片通过熔封形成密封。硅是一种脆性材料,在硅基气密性密封结构中,需要研究气密性封装腔体大小对结构强度的影响(规律),以及可承受的压力。试验结果表明,腔体小于11 mm×27 mm时(腔体高度不限),350μm厚度的硅基板可直接与柯伐盖板密封,密封结构中的硅基板不会碎裂且可承受至少0.1 MPa的压力。     

高密度陶瓷封装电设计中噪声控制研究

随着陶瓷封装电路密度、频率和速度不断提高,电信号噪声问题凸显。信号噪声本质上源于传输线本身存在的寄生电阻、电容、电感与电信号作用导致的一系列信号质量下降、参考电位不稳定等问题。高频高密度陶瓷电设计常见的信号噪声问题包括反射、串扰和同步开关噪声等。文章分析了陶瓷封装设计中三类噪声产生的原因、危害及解决措施,并基于信号/电源完整性理论,介绍了一款高频高密度陶瓷基板的封装电设计。     

CBGA、CCGA植球植柱焊接返工可靠性研究

多功能、高性能、高可靠及小型化、轻量化是集成电路发展的趋势。以航空航天为代表的高可靠应用中,CBGA和CCGA形式的封装需求在快速增长。CLGA外壳/基板植球或植柱及二次组装之后的使用过程中,常出现焊接不良或其他损伤而导致电路失效,因此需要进行植球植柱焊接返工。在返工过程中,除对焊接外观、焊接层孔隙等进行控制,研究返工过程对植球植柱焊盘镀层的影响也是保证焊接可靠性的重要工作。一次返工后焊盘表面镀金层已不存在,镀镍层也存在被熔蚀等问题,这都对返工工艺及返工后的电路可靠性提出了挑战。文章主要研究返工中镀镍层熔蚀变化趋势以及随返工次数增加焊球/焊柱拉脱强度和剪切强度的变化趋势,并分析返工后电路植球植柱的可靠性。     

倒装焊陶瓷封装失效模式分析及失效机理研究

随着封装技术的发展,倒装焊技术得到广泛的应用,倒装焊的研究也越来越广泛深入。文章阐述了倒装焊封装的失效模式,主要有焊点疲劳失效、填充胶分层开裂失效、电迁移失效、腐蚀失效、机械应力失效等。并分析了陶瓷基板倒装焊温度循环试验后的失效模式,陶瓷倒装焊封装失效的机理主要是倒装芯片焊点与UBM界面金属间化合物应力开裂失效。根据失效机理分析,进行陶瓷倒装焊工艺优化改进,试验达到了JESD22-A104C标准规定的温度循环:-65℃～+150℃、500次循环、3只样品无失效的要求。     

共晶焊料焊接的孔隙率研究

大功率或高功率密度的高可靠集成电路等通常采用合金焊料焊接芯片,以降低封装热阻和提高芯片焊接的可靠性。合金焊料焊接方式主要有真空烧结、保护气氛下静压烧结、共晶摩擦焊等。不同焊接工艺有其不同的适应性和焊接可靠性。文章以高可靠封装常用金基焊料的共晶焊接为例,探讨在相同封装结构、不同共晶焊接工艺下焊接层孔隙率,以及相同工艺设备、工艺条件下随芯片尺寸增大孔隙率的变化趋势。研究结果表明:金-硅共晶摩擦焊工艺的孔隙率低于金-锡真空烧结工艺和金-锡保护气氛静压烧结;同一焊接工艺,随着芯片尺寸变大,其孔隙率变化不显著,但单个空洞的尺寸有明显增大趋势。     

低介电损耗Ca1-xSrxMgSi2O6微波介质陶瓷的结构和介电性能

本工作研究了Sr²⁺取代Ca²⁺对Ca_1-xSr_xMgSi₂O₆陶瓷烧结特性、物相组成、显微组织和微波介电性能的影响。结果表明：采用Sr²⁺取代部分Ca²⁺时可以降低陶瓷的烧结温度，并且提高陶瓷的致密度。当Sr²⁺取代量小于等于0.5时，陶瓷烧结体中只存在单一的CaMgSi₂O₆相。随着Sr²⁺取代量的增加，Ca_1-xSr_xMgSi₂O₆陶瓷的介电常数和品质因数均先增大后减小，而谐振频率温度系数逐渐增大。当Sr²⁺取代量为0.4时，Ca_0.6Sr_0.4MgSi₂O₆陶瓷在1 225℃下烧结...