论文部分内容阅读
本文研究了硅芯片铝焊盘上铜丝球键合过程，对影响键合过程的四个主要工艺参数：超声能量、键合压力、键合时间、键合温度进行了优化。使用焊点承载剪切力作为评判铜球焊点质量的标准。试验发现与金丝球焊相比铜丝球焊的工艺参数窗口相当窄，过程也较不稳定。结合工艺参数优化，详细讨论了各工艺参数对键合质量的影响规律，并给出了它们对键合质量的影响机理。
对FAB(Free Air Ball)的SEM进行分析，分析认为FAB的这种组织特征是由于放电过程中保护气体对液态铜的强制冷导致的快速凝固引起的。
在键合过程中焊点经历了一个大的变形过程。通过电子显微镜观察和分析，认为最主要的塑性变形机制是滑移，孪生现象只是在个别焊点的特定位置处出现。本研究同时了证实塑性变形变形对键合过程的促进作用。
焊点的老化结果显示，在200℃下，经过长达近1600小时的老化焊点的承载剪切力没有降低反而有很大程度的提高。认为在键合时界面的扩散很弱，而以后老化过程中发生的金属扩散对于提高焊点的强度是有利的。在金/铝键合界面上此条件下已经形成约2μm的金属间化合物。因此可以证实铜/铝球焊点具有远高于金/铝球焊点的可靠性。
为了对键合过程中应力场进行了数值模拟本文建立了铜丝球键合的有限元模型。有限元计算结果较好的符合了工艺实验，并根据计算结果提出了改善芯片所受的压应力问题的一些方法。