ENIG焊点的失效机理及镀层重工方法研究

采用显微形貌、微观结构和元素成分分析等物理分析方法,以不同类型的化镍浸金(electroless nickel/immersion gold,ENIG)基板为对象,分析了其焊点在不同情形下的失效模式和失效机理,阐述了"黑盘"缺陷的主要失效特征,研究了具有黑盘缺陷的化镍浸金基板的重工工艺.研究结果显示,Ni层断裂表面单一的高P含量或轻微Ni层腐蚀不能作为黑盘缺陷的唯一依据,已形成良好金属间化合物(intermetallic compound,IMC)层的Ni层腐蚀位置的焊接界面仍具有良好的机械结合强度,采用喷锡工艺(hot air solder level,HASL)对具有黑盘缺陷的化镍浸金基板进行重新处理切实可行.     

Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点可靠性研究

采用铺展面积法研究了Sn-3.0Ag-0.5Cu无铅钎料在不同温度下的润湿性能,同时探讨了150℃等温时效对Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu焊点界面组织及力学性能的影响。结果表明,随着钎焊温度的升高,Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料的润湿性能明显增加。焊后钎料/Cu界面处对应的金属间化合物为Cu6Sn5相,经150℃时效,界面层的形貌由原来的齿状逐渐转化为层状,且厚度随着时效时间的增加而增加。发现界面层金属间化合物厚度与时效时间的二次方根成线性关系。对焊点在时效过程中的力学性能进行分析,发现Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊点的力学性能随着时效时间的增加逐渐降低,时效初期,焊点的力学性能下降较快,后期趋于平缓。     

Sn3．5Ag0．75Cu钎料与Au／Ni／Cu焊盘接头老化过程中IMC组织的演变

通过SEM（Scanning Electron Microscope）背散射照片和EDX（Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy）成分分析研究了无铅钎料Sn3．5Ag0．75Cu与Au／Ni／Cu焊盘接头在老化过程中其界面金属间化合物（IMC）的生长演变过程；在175℃温度条件下老化72h后发现Cu可以穿过Ni层参与形成界面金属间化合物（Au，Ni，Cu）Sn4和（Au，Ni，Cu）6Sn5；基于金属间化合物生长动力学理论计自得该焊点结构中AuSn4生长的活化能为53．78KJ／mol。[第一段]     

台面型焊盘的引线键合工艺研究

引线键合工艺是微电子封装的基础工艺,广泛应用于军品和民品芯片的封装。特殊结构焊盘的引线键合失效问题是键合工艺研究的重要方向。文章主要针对台面型焊盘,从热压键合、超声键合、热超声键合原理进行了分析,对台面型焊盘的工艺适应性给出了建议。使用热超声键合工艺进行台面型焊盘的引线键合需要尽可能降低超声功率,避免键合焊盘的机械损伤,并通过平衡其他各变量保证键合点的强度。侧重于热超声键合工艺的应用,分析台面型焊盘与热超声键合过程相关的失效现象,通过样件及小批量试制,对工艺参数进行了优化验证,针对故障件统计分类给出了相应的解决途径。     

无铅BGA焊点温度循环及四点弯曲可靠性能实验研究

对通讯电子产品中常用到的Sn3.0Ag0.5Cu无铅BGA焊点进行了温度循环及四点弯曲可靠性能实验研究.对比了两种可靠性能实验研究中无铅焊点裂纹扩展特征,发现四点弯曲试验中裂纹为沿品和穿晶混合模式,温度循环裂纹扩展一般沿晶进行,并且温度循环实验后断面处存在明显的再结晶现象.     

Sn基焊料/Cu界面IMC形成机理的研究进展

锡基无铅焊料和Cu基材界面间容易形成Cu<,6>Sn<,5>、Cu<,3>Sn及其他金属间化合物(IMC),而IMC将剧烈地影响焊接接头的性能,故对其的研究有助于了解IMC形成的本质,从而控制其形成和长大,以改善接头性能.综述了近期的研究结果,指出Cu<,6>Sn<,5>易形成扇贝状,而Cu<,3>Sn常常为薄层状;其...     

镀Pd Cu线键合工艺中Pd行为研究

由于Cu线热导率高、电性能好、成本低,将逐渐代替传统Au线应用于IC封装.但Cu线键合也存在Cu材料本身固有特性上的局限:易氧化、硬度高及应变强度等.表面镀Pd Cu线材料的应用则提供了一种防止Cu氧化的解决方案.然而,Cu线表面的Pd层很可能会参与到键合界面形成的行为中,带来新的问题,影响到Cu线键合的强度和可靠性.对镀Pd Cu线键合工艺中Pd的行为进行了系统的研究,使用了SEM,EDS等分析手段对cu线、烧结Cu球(FAB)、键合界面等处Pd的分布状况进行了检测,结果证明Pd的空间分布随着键合工艺的进行发生了很大的变化,同时还对产生Pd分布变化的原因进行了分析和讨论.     

Sn-Ag-Cu焊点IMC生长规律及可靠性研究

Sn-Ag-Cu焊料目前是最有希望替代Pb-Sn合金的焊料.在回流焊过程和电子产品服役过程中,Sn-Ag-Cu焊料与基体金属间形成的金属间化合物(IMC)及其演变是影响焊点可靠性的主要因素之一.本文针对Sn-Ag-Cu焊料与Cu和Au/Ni/Cu界面形成的IMC,分析其回流和时效过程中IMC的变化规律.     

厚膜Au导体的超声键合技术研究

Al丝超声键合技术是混合电路组装中使用得最为普遍的一种键合技术。本文使用焊点破坏性拉力试验和焊点的接触电阻测试两种方法，研究了导体材料（Au、Pd—Au）、膜层厚度、125℃、300℃热老练和温度循环对焊点键合强度的影响。分析了键合强度降低和焊点失效的原因。     

磁场对Sn-0.3Ag-0.7Cu焊点显微组织及性能影响研究

以Sn-0.3Ag-0.7Cu(SAC0307)低银无铅钎料焊点为研究对象,在焊点凝固过程中施加2.3T匀强磁场,通过观察低银无铅焊点显微组织变化,揭示磁场对焊点凝固及固态扩散行为影响;利用Fe、Ni增强元素对比得出SAC0307在不同环境下的凝固和固态扩散行为。将焊点置于电流密度为3×10~3 A/cm~3的磁电耦合环境下,观察了磁电耦合条件下焊点的显微组织演变过程,并总结了磁场对焊点电迁移行为的影响。结果表明:静磁场条件下,焊点界面处IMC形态由扇贝状向针状转变;IMC倾向于向钎料内部快速生长;Fe、Ni的加入进一步促进IMC生长。     

金属外壳引线键合可靠性研究

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式的优势,在连接方式中占主导地位。其中把内部电路与金属外壳内引线柱之间的连接称为引线键合,目前90%以上的封装管脚采用引线键合连接。引线键合强度和可靠性不仅与键合工艺有关（比如键合工艺参数、键合设备、操作技能等因素）,而且与外壳引线的镀覆结构、镀层厚度、内引线柱高度等因素密切相关。文章简要介绍了引线键合工艺的基本原理,通过试验分析并比较了金属外壳镀覆结构、镀层厚度、内引线柱高度对键合可靠性的影响,提出了优化键合可靠性的外壳设计原则。     

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。     

铜线键合Cu/Al界面金属间化合物微结构研究

由于铜线具有较高的热导率、卓越的电学性能以及较低的成本,被普遍认为将逐渐代替传统的金线而在IC封装的键合工艺中得到广泛的应用。铜线键合工艺中Cu/Al界面金属间化合物(IMC)与金线键合的Au/Al IMC生长情况有很大差别,本文针对球焊键合中键合点的Cu/Al界面,将金属间化合物生长理论与分析手段相结合,研究了Cu/Al界面IMC的生长行为及其微结构。文中采用SEM测试方法,观察了IMC的形貌特点,测量并得到了IMC厚度平方正比于热处理时间的关系,计算得到了生长速率和活化能数值,并采用TEM,EDS等测试手段,进一步研究了IMC界面的微结构、成分分布及其金相结构。     

Cu丝超声球焊及楔焊焊点可靠性及失效机理研究

Cu丝由于具有优良的导热性能、机械性能以及低成本等优点使得用铜丝替代传统的Au丝和Al丝已经成为半导体工艺发展的必然方向.综述了Cu丝超声球焊以及楔焊焊点可靠性问题,对焊点的各种失效模式与机理进行探讨.     

集成电路封装中的引线键合技术

在回顾现有的引线键合技术之后,文章主要探讨了集成电路封装中引线键合技术的发展趋势。球形焊接工艺比楔形焊接工艺具有更多的优势,因而获得了广泛使用。传统的前向拱丝越来越难以满足目前封装的高密度要求,反向拱丝能满足非常低的弧高的要求。前向拱丝和反向拱丝工艺相结合,能适应复杂的多排引线键合和多芯片封装结构的要求。不断发展的引线键合技术使得引线键合工艺能继续满足封装日益发展的要求,为封装继续提供低成本解决方案。     

引线键合技术进展

引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位.对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键.     

铜引线键合工艺研究

传统的半导体封装以铝线和金线为基础。功率器件使用铝线作为连接裸片焊盘与引线框架的互联通道,非功率器件使用金线为互联通道。由于金的价格昂贵,人们一直在寻找替代材料。铜作为物理和化学性质与金接近而价格低廉的金属材料,自然引起人们的关注。文章对铜引线键合工艺的关键问题进行了系统研究。这些研究内容包括自动焊线机的机器参数调整、焊球显微硬度测试、击穿电压测试、焊球高温老化形变、焊球接触电阻测试等内容。这些是铜焊线替代金焊线后影响产品可靠性及产品特性参数的关键问题。通过对机器参数的调整试验得出了适合于大规模生产的工艺参数。     

键合压力对粗铝丝引线键合强度的实验研究

在超声引线键合过程中,键合压力是影响键合强度的重要因素之一。通过实验,研究了键合强度与键合压力间的关系。通过高频采集装置对键合压力进行了标定并分析了其对键合强度以及电流电压产生的影响。实验发现,只有在键合压力适中的情况下,键合强度才能达到最大。