半导体引线键合工艺过程中的脱焊问题研究

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铜引线焊接技术是目前半导体制造工艺上应用时间相对较短、技术还不太成熟但市场占有率越来越高的芯片封装技术。随着引线焊接各项技术指标的不断提高,传统的金线、铝线已逐步趋于其指标极限。而铜线在芯片引线焊接具有良好的机械、电、热性能,它替代金线和铝线可缩小焊接间距,提高芯片频率和可靠性,但是铜由于表面易氧化使其可焊性变差,随着引线焊接速度不断提高,一个大问题就不断暴露出来,它就是焊接熔球与焊盘共晶失效(脱焊缺陷)的问题,当共晶面处于失效临界时,器件可以通过瞬间测试,但器件的可靠性很差。如果器件的可靠性差,将会发生客户在使用过程中出现间隙性失效或在较高温度疲劳失效的现象。本文在充分学习和了解引线焊接的基本要素的情况下,通过对可能在引线焊接中导致脱焊的影响因素--材料、熔球形成、熔球焊接、引线焊接头运行轨迹、夹具问题、机器振动,劈刀寿命、超声波强度及特性、温度特性等进行分析,并针对分析出来的各种因素进行工程试验,利用扫描电子显微镜(SEM)下观察型貌和EDX元素分析共晶的情况,并基于大量的工程试验结果的分析得到了大规模生产过程中最易失效缺陷的因素。找出了乐山菲尼克斯现有铜引线焊接工艺中导致引球脱焊的原因。本文中大量的工程试验数据,结果分析为深入了解影响第一焊接点质量的机理和规律提供了依据。为以后的研究和工程分析提供了素材,可以为工艺制定及第一焊接点缺陷的预防起到引导作用。
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