高密度球键合质量的影响因素及解决方法

高密度球键合质量的影响因素及解决方法

一、高密度球键合质量的影响因素和解决方法(论文文献综述)

杜亚红[1](2020)在《钯在铜线键合中的作用机理研究》文中进行了进一步梳理随着电子封装向小型化、多功能和低成本的方向发展,封装行业对封装形式和封装材料提出了更高的要求。引线键合是最早的芯片封装技术,通过金属导线实现器件与其封装体之间的互连。金的导电性和导热性能使其在高密度和细间距封装中的应用挑战性增大,同时金线的成本不断增加。铜的电导和热导率均高于金,而且其成本也远远小于金的成本,使得铜成为新的键合线材料。因为铜线在环境中极易氧化,所以抗氧化层技术的应用促使镀钯铜线成为代替金线的键合线。但是镀钯铜线在应用过程中有以下几个方面的问题亟待解决。第一、镀钯铜线形成空气自由球(Free Air Ball,FAB)后钯在FAB的分布对结合可靠性的影响。第二、FAB的最后状态决定了第一焊点的初始状态,所以不同的钯的分布位置和状态对键合界面的作用机制,以及与键合强度的作用关系需要系统研究。第三、键合线的直径和间距越来越小使键合线和第一焊点、第二焊点承载的电流密度、温度梯度和应力梯度越来越大,由此产生的热应力和电迁移应力可靠性问题鲜有报道。本文研究了线径20μm镀钯铜线的烧球电流和烧球时间对钯在FAB表面的分布的影响;澄清了不同的钯的分布和状态的界面作用机理;比较了塑封之后的镀钯铜线、铜线和金线三种键合线的电迁移可靠性,并对电迁移寿命和失效机制进行了详细分析研究。首先采用不同烧球电流和烧球时间得到不同参数下的镀钯铜线FAB,分析钯在FAB表面的转移路径及存在状态。当FAB直径与键合线径比例固定时(本文为1.5),随着烧球电流(采用电流为40-90mA)的增加,钯层在FAB表面的覆盖面积逐渐减小;而且铜裸露区域在FAB表面呈不对称分布。由计算可得,FAB底部44.5%的球的表面积都会参与形成键合界面。当EFO电流值大于等于70mA时,键合后有一部分铜裸露区域直接与塑封料接触。当烧球电流固定时,随着烧球时间的增加,钯元素在FAB表面由最开始的不参与形成FAB的钯层移动到形成富钯相覆盖在FAB的表面(80mA电流下,小于180μs),最后形成钯铜合金层覆盖在FAB的表面(80mA电流下,大于260μs)。在烧球阶段,在FAB的表面可以得到两种不同状态的钯:钯层和钯铜合金。钯元素可以把键合界面的剪切强度提高50%左右,从12g到20g。钯铜合金线的平均剪切强度(19.7g)稍微低于镀钯铜线50-90mA电流FAB的剪切强度(20.4-21.3g)。其次为了进一步分析不同的钯的存在状态的作用机制,采用超声焊接的方法模拟超声键合,得到镀钯铜/铝和不同钯含量(0、0.3wt%、2wt%)的钯铜合金/铝焊接样品。在镀钯铜/铝焊接体系中,钯层在界面起到扩散阻挡层的作用。在不同钯含量的钯铜合金/铝焊接体系中,钯铜合金中钯的添加可以促进铜的扩散,进而加快界面金属间化合物的形成和生长;同时钯不参与形成金属间化合物。但是过量的钯(2wt%)的添加,促进了钯铜合金/铝焊接界面在高温时效过程中的裂纹形成,产生不利影响。纯铜/铝焊接和0.3wt%钯铜合金/铝焊接界面的金属间化合物的生长由体扩散控制。在0.3wt%钯铜合金/铝焊接系统中,Cu9Al4、CuAl和CuAl2 生长的扩散激活能分别为 46.08 kJ/mol、52.88 kJ/mol 和 65.35 kJ/mol。在纯铜/铝焊接系统中,Cu9Al4、CuAl和CuAl2生长的扩散激活能分别为60.24kJ/mol、58.12kJ/mol和82.94kJ/mol。而且在钯铜合金中,少量的钯(0.3wt%钯铜合金)的添加可以降低Cu9Al4相在金属间化合物中的比例,大大降低湿气相关的可靠性试验中金属间化合物被塑封料中的卤素元素腐蚀的概率。0.3wt%钯铜合金/铝焊接中,Cu9Al4相是主导相,所占百分比最高;CuAl相和CuAl2相的百分比变化明显。250℃时,CuAl2相的比例高于CuAl相的比例;300℃时,CuAl相的生长加快,CuAl2相的比例低于CuAl相的比例;350℃时,因部分CuAl相与Al原子发生反应重新生成CuAl2相,使得CuAl2相的比例再次高于CuAl相的比例。最后分别使用镀钯铜线、铜线和金线键合到铝焊盘的基板上,形成电迁移回路进行电迁移测试。电迁移实验过程中样品电阻和温度的变化趋势一致,都可以分为四个阶段:早期波动阶段、稳定阶段、增加阶段和失效阶段。当电迁移电流密度为5.7 × 105A/cm2时,金线、镀钯铜线和铜线的电迁移寿命分别为119h、353h和1032h。三种键合线的失效模式均包括键合线断裂失效和第一焊点失效,其中键合线断裂失效的比例约为90%。在电迁移试验中,镀钯铜线、铜线和金线的阴极和阳极的界面化合物的厚度无明显差别,说明在三种键合线电迁移过程中未发生化合物生长的极性效应。金线化合物厚度大于镀钯铜线化合物厚度大于铜线化合物厚度。与金线键合相比,铜线的扩散系数以及有效电荷数均小于金线,使得铜线键合界面位置由热梯度扩散产生的通量和电迁移产生的通量均比较小,因此化合物最薄。由于空位流的限制作用使得铜线键合界面的孔洞出现少,大大增加了铜线键合的寿命。但是与铜线键合相比,镀钯铜线键合中钯的存在促进了界面孔洞的出现,促进了界面化合物的生长,使得镀钯铜线的电迁移寿命小于铜线的电迁移寿命。

喻明[2](2019)在《8mm混合集成上变频组件的研究与设计》文中提出射频仿真系统(RFSS)在精确制导武器系统研制过程中具有无法取代的作用,随着毫米波导引头技术的出现和发展,毫米波射频仿真系统应运而生。在毫米波射频仿真系统中,上变频组件是其关键部件,对系统性能有着至关重要的影响,因此,毫米波上变频组件的研制具有重要的现实意义。本课题根据某毫米波射频仿真系统对上变频组件的技术指标要求,对8mm混合集成上变频组件展开研究与设计,具体内容与工作如下:1.根据上变频系统技术指标,进行了系统方案设计——选取毫米波混频器HMC560,毫米波放大器AMMC-5040、AMMC-6345等有源器件实现上变频系统,并对系统中的各个无源电路进行了指标分配。2.设计和仿真优化了系统链路中的无源器件,包括中频小型化宽带带通滤波器、中频幅度均衡器和毫米波带通滤波器,并对上述无源器件分别进行了加工测试,验证了设计的合理性。3.在此基础上,完成整个链路的微波平面电路设计,电源电路设计和屏蔽腔体设计。最后,采用微组装工艺加工实现了所设计的上变频组件,并对其进行了调试和测试。测试结果表明,在34-36GHz工作频段内,该上变频组件满足增益大于38dB,输出功率大于23dBm,杂散谐波抑制大于40dBc,等技术指标要求。

胡丰田[3](2017)在《薄膜修饰的微纳米针锥低温固态键合技术研究》文中研究说明在过去的几十年里,电子器件朝高密度、高集成化发展,推动了微电子产业的不断发展与壮大。键合技术作为电子封装技术的核心,起着电气连接、机械支撑、尺寸过渡和散热通道的性能。传统熔融键合因工艺温度较高,熔融焊料的溢出以及有残余热应力的存在等原因,严重影响封装密度和产品可靠性。所以亟需开发与后续电子器件加工工艺匹配,不破坏电子器件性能的低温键合技术。因此,适合3D叠层封装的新型低温键合技术成为重点研发内容。针对这一发展趋势,结合本课题组自主开发的Cu微纳米针锥,成功实现了在大气环境下的嵌入式低温固态互连。该嵌入式低温键合工艺简单、避免了焊料溢出以及无需助焊剂等优点。但该方法尚存在诸多缺陷:Cu微纳米针锥在键合过程中易氧化、硬度低、键合质量差和界面有孔洞等问题,直接影响了该技术的应用潜力。本文设计了一种表面功能薄膜修饰的Cu微纳米针锥与焊料的键合方法,提高了Cu微纳米针锥表面硬度和抗氧化性,消除了界面凹陷处形成的孔洞,键合界面的可靠性与质量得到提升。全文系统地研究了功能薄膜修饰后的Cu微纳米针锥抗氧化效果;深入地探讨了键合工艺、键合界面可靠性以及界面孔洞闭合等因素对键合效果的影响。具体研究内容及主要结论如下:1、通过对Ag修饰的Cu微纳米针锥与焊料低温固态键合进行了研究,解决了未修饰的Cu微纳米针锥键合过程中出现的氧化、孔洞等问题。论证了Ag修饰后的Cu微纳米针锥表面氧化膜厚度随温度和时间的延长而增加,氧化膜生长速率遵从对数规律,高温下Ag薄膜具有明显的抗氧化效果。键合实验中,Ag修饰的Cu微纳米针锥整体表现好于未修饰的Cu微纳米针锥,焊点平均剪切强度随着Ag修饰层厚度的增加而增加。这是因为软Ag层填平了Cu微纳米针锥凹陷处的一些孔隙,使得界面孔洞消失。对焊球剪切测试获得的断口和界面扩散反应机制进行了研究。发现焊球受剪切呈滚动趋势,随着剪切力的增大,焊点发生塑性变形直至发生破坏,呈现出基体内的纯韧性断裂现象。比较了Sn/Ag/Cu针锥与Sn/Ag/平面Cu扩散偶在190°C热处理下的界面扩散行为。研究二者扩散偶中的金属间化合物(IMC)形貌及其生长动力学发现,Cu微纳米针锥形成的IMC晶粒更细,生长激活能更低,符合对数生长规律,其扩散行为由晶界扩散和体扩散共同控制,这有利于键合过程快速形成连接,实现具有更强可靠性的互连。2、高耐蚀、高硬度、防扩散的Ni-W合金修饰的Cu微纳米针锥保持相当好的抗氧化性能和较高的硬度值,研究了其与焊料的低温固态键合,从另一个角度考虑,解决了裸露的Cu微纳米针锥键合过程中出现的硬度低、易氧化、出现孔洞等问题。纳米压痕测试揭示了Cu微纳米针锥的硬度值为2.26 Gpa,Ni-W修饰后的Cu微纳米针锥硬度值显着提升,高达4.23 Gpa。塔菲尔实验结果表明,Au/Ni-W修饰后的Cu微纳米针锥的自腐蚀电位发生正向移动,同时腐蚀电流密度降低,其抗腐蚀性能得以增强。键合结果表明,Au/Ni-W修饰的Cu微纳米针锥与焊料的平均剪切强度略小于纯的Cu微纳米针锥,但键合界面孔洞消失,剪切条件下焊点断裂方式为纯韧性断裂。研究了190°C热处理下的界面扩散机制,发现Au/Ni-W合金层对Cu微纳米针锥与Sn的互扩散起到了阻挡作用。Ni-W阻挡层附近由于W富集,在键合界面形成Ni4W,阻挡了Sn作为固溶体扩散进入Cu中。结合界面变形特征、孔洞闭合模型,本文针对Cu微纳米针锥的热压键合界面建立了“尖端压入--孔洞闭合”模型,研究了三角形塑性区的孔洞闭合速率与实际键合面积的关系,为下一步的研究提供了理论依据。3、最后,本文成功的在芯片上制备了Ag帽/Cu柱凸点阵列,并将该阵列与另一侧Ag修饰的Cu微纳米针锥实现了键合。在260°C、225 MPa和20 min的条件下,实现了二侧结构的结合,但键合界面存在少许O元素、孔洞等不能完全消除的问题。又研究了Cu凸点上镀Ni微纳米针锥与Ag层在260°C、140 MPa和20 min的条件下实现了低温固态键合,界面没有孔洞存在。TEM分析表明,Ag和Ni界面不同的位置显示出不同的键合阶段特征,因扩散反应而存在原子间连接。突破了传统的Cu-Cu键合需要高温、高压、高平整度等苛刻要求,界面不产生脆性的IMC,无孔洞等缺陷,为今后高密度、高可靠性3D电子封装提供了有效的低温固态键合新方法。

程志远,胡权,刘均东,刘立安[4](2014)在《微波组件的关键组装工艺技术》文中进行了进一步梳理介绍了微波组件组装过程中的关键工艺技术,包括大面积接地互连技术、芯片贴装技术、引线键合互连技术以及密封技术,对每种工艺技术又分别介绍了几种常用实现方法,并阐述了每种工艺方法的机理以及各自的优缺点,以及影响组装质量的主要因素和优化方法。

王金良[5](2014)在《铜引线键合工艺中焊盘内伤失效机理研究和改进》文中研究表明目前纯铜引线键合(焊接)技术是半导体封装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。伴随着引线键合各项技术指标的逐步提高,传统的金线、铝线已逐步淡出分立器件市场。而纯铜线在芯片引线键合方面具有良好的机械性能和导电、热性能,用纯铜线替代价格昂贵的金线和机械性能较差的铝线可缩小焊盘间距,降低器件外观尺寸和提高器件可靠性,但是铜的表面易氧化而使其可键合性能发生改变。随着引线键合速度不断提高,另一个纯铜引线键合中的大问题也随之出现:键合熔球击伤焊盘内部的问题。当封装器件处于失效临界时,器件可以通过毫秒级的瞬间测试,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随温度环境发生改变失效的现象。论文首先介绍了引线键合的基本要素,然后通过对可能在引线键合中导致焊盘内伤的影响因素--材料、自由熔球形成、键合条件、引线键合头运行轨迹、机器振动、夹具、劈刀寿命、温度特性、超声波强度及特性等进行了分析,并针对分析出来的关键因素进行了多因素试验,利用扫描电子显微镜(SEM)观察型貌和能量色散X射线光谱仪(EDX)分析共晶元素,并根据大量的工程试验结果分析得到了量产过程中最易发生失效缺陷的条件,找出了铜引线键合工艺中导致焊盘内伤的原因。本文用大量的工程试验数据和实验结果为深入了解影响第一键合点质量的机理和规律提供了科学依据。为以后的研究和工程分析提供了宝贵素材,可以为工艺流程制定及第一键合点缺陷的预防起到引导作用。

吴茜茜[6](2014)在《金丝球键合工艺影响因素分析及模型建立》文中认为MEMS与微电子技术的发展带动引线互连技术朝着细间距、精量化控制、非常规引线方向变化,造成常规引线键合工艺方法无法适应发展需求,人们对于引线键合技术的研究从未停止。虽然引线键合技术已经有几十年发展历史,但是由于影响引线键合质量的工艺因素众多,一焊、二焊键合机理又不尽相同,因此还需要对引线键合进行进一步深入研究。本文提出了一种新的键合能量模型:键合中吸收的能量等于加热产生的热能和摩擦产生的能量之和。键合本质上是热、力和超声三者耦合作用下使界面产生塑性变形,温度升高后加快金属原子运动,在微滑移磨损的作用下实现洁净金属表面之间的固相连接。根据对键合过程中的能量分析结果,分别对烧球参数、超声时间、键合压力和超声能量等工艺参数进行单因素工艺实验,定量检测不同工艺参数对键合质量的影响,并对实验结果进行拟合。在此基础上选择合适的因素和水平进行正交实验,分析各因素之间的耦合作用关系。得出结论,影响第一键合点质量的主要因素是超声,影响第二键合点质量的主要因素是键合压力。最后,根据正交实验结果,采用非线性回归方法建立引线键合工艺参数模型。以上研究结果有利于选择合理的参数设置达到最佳键合效果,达到对键合平台的键合质量的预测,为后续的产品开发设计和改进提供了依据。

肖剑[7](2014)在《引线材料与金属间互化物的关联性研究》文中指出集成电路不断向着高集成度、小尺寸的方向发展,为了保证集成电路的能够正常工作,电子封装产业也在迅速发展,特别是连结集成电路与外引脚的引线键合工艺的发展直接影响到集成电路的发展。21世纪以来,多种封装技术开始出现,而引线键合技术具有低成本高质量的优点成为主要的封装技术。铜丝在众多引线键合丝中是耀眼的明星,铜材料所具备的优良特性能够在减少电子元器件成本的同时提高产品的可靠性,本文以铜丝球键合工艺及原理为基础,重点分析铜丝球在老化过程中与铝合金焊盘之间的金属间互化物的生长情况及其可靠性,银丝球与金丝球键合工艺及其在老化过程中金属间互化物的生长与可靠性的结果作为对比对象被纳入本文的研究范围中。为了更好的研究铜线键合后键合点金属间互化物在老化情况下的生长情况及器件的可靠性,本文针对现有的铜线工艺进行研究并加以改进工艺参数,优化实验芯片键合点的金属结合应力,取性能测试最稳定的部分芯片作为本文的实验对象。本文的主要内容是为了研究Cu-Al及Ag-Al金属间互化物(Intermetallic Compound IMC)的生长及可靠性,把Au-Al金属间互化物的生长及可靠性作为对比。为了实现上述目的,本文主要采用高温老化的实验手段,分别在150℃、175℃和250℃的老化条件下研究Cu-Al与Ag-Al的IMC(金属间互化物)及Au-Al的IMC生长裂变机理。借助扫描电镜SEM/EDX扫图和界面成分扫描分析IMC生长,建立IMC生长动力学模型,以及IMC生长速度分析。利用ANSYS建立器件模型,模拟IMC在热及应力作用下的状态,改善器件外部结构,提高器件可靠性。

宋云乾[8](2014)在《基于正交试验的金丝键合工艺参数优化》文中提出金丝键合是实现微波多芯片组件电气互连的关键技术。介绍了引线键合技术的基本形式,分析了键合工艺参数对键合质量的影响。基于正交试验方法,通过对影响25μm金丝键合第一键合点质量的工艺参数优化进行试验研究,确定最优化的工艺参数水平组合,达到提高金丝键合工艺可靠性的目的。

蒋晓棠[9](2014)在《IC封装的铜线键合工艺及其可靠性研究》文中认为随着现代化科技和电子信息技术的飞速发展的需要,集成电路封装高密度、高强度、低成本等要求越来越高。起着芯片连通作用的引线键合,在集成电路封装工艺中非常关键的作用。传统的引线键合工艺主要采用金线键合,但随着金价的上涨和金属本身特性限制越来越难以满足日益增长的市场需要。此时铜线因其较低的成本和自身优良的导电性、导热性以及稳定性等特点受到越来越多的关注,并大有希望取代主流的金线键合。但采用铜线作为键合材料也有很多工艺上的难点需要突破,因铜线本身的高温下易氧化和高硬度等特性,给引线键合工艺带来了很多不稳定因素,容易造成打线不粘、弹坑等失效模式。铜线键合工艺发展时间较短,影响键合工艺稳定性的参数还有待研究和优化,铜线键合的失效模式和产品的可靠度也是影响铜线工艺发展的关键。本课题就将以上铜线键合工艺中的问题为研究目的,采用实验设计和数据分析,通过对铜线键合工艺参数和失效模式分析,探索铜线键合的优化方法和研究铜线产品的可靠性,主要内容如下:设计了铜线键合自由球成形过程中保护气体以及成形工艺参数的优化实验。实验结果得到了最佳配比的铜线键合工艺保护气体;经过分析自由球成形的工艺各参数下的形球尺寸规律,发现影响形球工艺的最主要因素是烧球时间和烧球电流。铜球的尺寸会随着烧球能量的增加而增加。通过对铜球成形不良的工艺参数分析,发现烧球时间、烧球电流以及铜线线尾距离打火杆中心的垂直距离的影响最为明显。分析了铜线键合工艺中的主要影响参数,并对其中的关键参数超声功率、焊接力和焊接时间进行了优化实验,得出一个可控制范围内的超声能量取件,为获得到质量良好可靠性高的产品提供了可参考的优化焊接参数方向。研究了铜线在引线键合过程中容易造成的失效模式,详细阐述了其可能产生的部位和原因。其中针对对铜线工艺质量和良率影响最大的焊点不粘(Non-stick on pad,NSOP)失效模式进行了详细分析,列出了造成此类失效的主要影响因素和其控制方法。分析了铜线键合在拉力测试和剪切测试中的主要失效模式。设计了实验通过拉力测试和剪切测试分析了这些主要失效模式在随时间变化过程中所呈现出的特征。为铜线键合在应用过程中可能出现的失效模式提供了参考方向。通过为了温度冲击试验、电耐久性试验和高温存储试验研究了塑封后铜线键合的可靠性。实验结果表明铜线键合焊点具有良好的电耐久可靠性能和抗高低温冲击能力。在高温存储环境下,铜球键合点的演化随存储温度以及时间的不同呈显不同的反应形式。

栾冬[10](2013)在《轧制紫铜箔与金丝球键合工艺研究》文中提出引线键合工艺主要用于实现芯片与系统间的电气互连,其在芯片封装制造和集成电路装配的过程中占据着重要位置。随着集成电路的微型化和元件封装的高密度化,对于基板材料的性能也提出了更高的要求。铜具有优良的导电和导热性,如果可以用于基板制造,基板性能将会得到较大的提高。本文对轧制T2紫铜箔的金丝球键合工艺进行了研究。通过设置正交实验和对照实验研究了键合温度、键合压力、超声功率、超声时间和键合方向等工艺参数对于键合质量的影响程度及影响规律。并借助于Abaqus有限元软件模拟了在不同超声振荡与轧制流线夹角下金丝球的变形规律。考虑到铜箔表面的轧制流线会对键合工艺存在较大影响,本实验引入了超声振荡方向与轧制流线的夹角,定义为键合方向,表征了超声振荡的输入状态。键合质量主要是通过键合点的圆形度,键合点的面积和键合点的剪切力进行测量的。通过正交实验研究发现键合方向对于键合质量的影响程度要高于其他工艺参数。轧制流线的存在使其与常规键合工艺存在一定差异。根据正交实验得出的结论并结合实际封装生产特点,又对于键合温度、键合压力、超声功率和超声时间设置了对照实验研究了各参数对键合质量的影响规律。由于键合温度的影响较为复杂,所以分别设置了在室温和高温(200℃)条件下的规律研究实验。研究发现,高温下虽然氧化严重,但是其键合质量仍要高于常温键合,这也在一定程度证明了铜-金键合中加热的必要性;键合温度和超声功率对键合工艺造成的正面和负面影响都较大,两者在不同的区间会引起键合质量的波动变化;超声时间和键合压力对于键合效果的影响规律较为简单和直接,主要是起到巩固键合效果的作用,对于键合质量的波动变化影响不明显。通过实验研究结合实际生产要求得出,本实验条件下键合方向45°、90°,键合温度在100℃170℃,键合压力在170g210g,超声功率185mw195mw和205mw215mw范围,超声时间在160ms180ms范围内得到的键合点的质量较好。通过有限元模拟得出轧制流线的阻碍作用使得键合区中心部位的变形力可以维持变形的继续而促进键合的实现,这与常规条件下中心经常出现的欠键合区的情况是不同的。通过对于之前实验结论和有限元分析结果的总结得出本研究条件下键合工艺的实现主要是在高温和高频超声振荡辅助下,劈刀下压使金丝球与铜箔产生紧密而稳定的贴合,在足够的塑性变形下金属接触区由于金铜间嵌入-挤出变形和原子间相互扩散效果而形成了牢固而稳定的键合界面,界面处金-铜原子间实现电子共用而形成金属键,达到了原子量级上的键合效果。通过分析键合试样的金相截面可以发现,键合界面中心部位并未出现明显的欠键合区,这也证明了铜箔表面轧制流线对于均匀键合的促进作用。

二、高密度球键合质量的影响因素和解决方法(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高密度球键合质量的影响因素和解决方法(论文提纲范文)

(1)钯在铜线键合中的作用机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 微电子封装技术的发展
    1.2 引线键合技术
        1.2.1 引线键合技术的发展
        1.2.2 键合界面的形成机制
        1.2.3 引线键合可靠性试验
        1.2.4 键合线的发展
    1.3 镀钯铜线键合的研究现状
        1.3.1 空气自由球研究现状
        1.3.2 温度和湿气可靠性试验研究现状
        1.3.3 电迁移试验研究现状
    1.4 本文主要研究内容及意义
第2章 实验方法的基本原理
    2.1 扫描电子显微镜
        2.1.1 工作原理
        2.1.2 扫描电镜样品制备
        2.1.3 界面化合物厚度的测量方法
    2.2 透射电子显微镜
        2.2.1 工作原理
        2.2.2 透射电镜样品制备
    2.3 引线键合机
        2.3.1 工作原理
        2.3.2 样品制备
第3章 钯在空气自由球表面的分布
    3.1 引言
    3.2 实验方法
    3.3 实验结果与分析讨论
        3.3.1 镀钯铜线镀层表面形貌分析
        3.3.2 不同烧球电流对钯在空气自由球表面分布的影响
        3.3.3 相同烧球电流不同点火时间对钯在空气自由球表面分布的影响
        3.3.4 空气自由球的形成模型
        3.3.5 不同钯的分布面积对键合强度的影响
    3.4 本章小结
第4章 钯在超声焊接界面的作用机理
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 实验结果与分析讨论
        4.3.1 铜基体化学镀钯表面形貌和厚度分析
        4.3.2 钯层在镀钯铜/铝焊接界面的作用机制
        4.3.3 铜/铝、0.3%钯铜合金/铝和2%钯铜合金/铝焊接界面化合物演化
        4.3.4 钯在铜/铝和0.3%钯铜合金/铝焊接界面的作用机制
        4.3.5 铜/铝和0.3%钯铜合金/铝界面反应的化合物生长动力学
    4.4 本章小结
第5章 镀钯铜线的电迁移可靠性评价
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 实验结果与分析讨论
        5.3.1 电迁移试验寿命
        5.3.2 电迁移试验失效模式
        5.3.3 电迁移试验界面化合物演化
        5.3.4 电迁移试验失效机制分析
    5.4 本章小结
第6章 全文总结
    6.1 论文的主要结论
    6.2 论文的主要创新点
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
    期刊论文
    会议论文
作者简介

(2)8mm混合集成上变频组件的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
缩略词
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 毫米波上变频组件国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 8mm混合集成上变频组件方案设计
    2.1 上变频组件简介
        2.1.1 上变频组件的基本理论
        2.1.2 上变频组件经典方案框图
    2.2 上变频组件的主要技术指标
    2.3 8mm混合集成上变频组件的指标要求
    2.4 8mm混合集成上变频组件方案设计
        2.4.1 8mm混合集成上变频组件整体方案设计
        2.4.2 8mm混合集成上变频组件指标分配与器件选取
        2.4.3 8mm混合集成上变频组件指标参数估算
    2.5 本章小结
第三章 8mm混合集成上变频组件平面无源电路设计
    3.1 中频小型化宽带带通滤波器
        3.1.1 中频小型化宽带带通滤波器的基本原理
        3.1.2 中频小型化宽带带通滤波器的仿真设计
        3.1.3 中频小型化宽带带通滤波器的加工实测
    3.2 中频幅度均衡器
        3.2.1 中频幅度均衡器的基本原理
        3.2.2 中频幅度均衡器的仿真设计
        3.2.3 中频幅度均衡器的加工实测
    3.3 毫米波带通滤波器
        3.3.1 毫米波带通滤波器的基本原理
        3.3.2 毫米波带通滤波器的仿真设计
        3.3.3 毫米波带通滤波器的加工实测
    3.4 本章小结
第四章 8mm混合集成上变频组件的设计与实现
    4.1 微组装工艺简介
        4.1.1 基板粘接工艺简介
        4.1.2 芯片粘接工艺简介
        4.1.3 金丝键合工艺简介
    4.2 上变频模块的设计实现
        4.2.1 中频电路的设计实现
        4.2.2 毫米波混频电路的设计实现
        4.2.3 上变频模块电源电路的设计实现
        4.2.4 上变频模块腔体的设计实现
    4.3 毫米波放大器模块的设计实现
        4.3.1 毫米波放大器电路的设计实现
        4.3.2 毫米波放大器模块电源电路的设计实现
        4.3.3 毫米波放大器模块腔体的设计实现
    4.4 本章小结
第五章 8mm混合集成上变频组件的测试与分析
    5.1 上变频模块的测试与分析
        5.1.1 三端口回波损耗测试
        5.1.2 变频增益测试
        5.1.3 1dB压缩点测试
        5.1.4 杂散谐波抑制度测试
        5.1.5 实测结果与指标要求对比
    5.2 毫米波放大器模块的测试与分析
        5.2.1 输入输出回波损耗测试
        5.2.2 增益测试
        5.2.3 1dB压缩点测试
        5.2.4 实测结果与指标要求对比
    5.3 整体级联的测试与分析
        5.3.1 增益测试
        5.3.2 输出功率测试
        5.3.3 杂散谐波抑制度测试
        5.3.4 实测结果与指标要求对比
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(3)薄膜修饰的微纳米针锥低温固态键合技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 3D封装技术的发展概况
        1.1.1 3D封装技术的发展背景
        1.1.2 3D封装技术的主要形式
    1.2 3D封装中低温键合技术研究的必要性及其发展现状
        1.2.1 金属-金属直接键合技术
        1.2.2 表面活化键合技术及相关研究
        1.2.3 共晶键合
        1.2.4 纳米金属键合
    1.3 基于微纳米阵列材料的低温键合技术
        1.3.1 微纳米阵列材料
        1.3.2 基于微纳米阵列材料的低温键合研究现状
    1.4 本文研究内容和意义
第二章 Ag修饰的Cu微纳米针锥/焊料低温键合技术研究
    2.1 引言
    2.2 实验方法
        2.2.1 Cu微纳米针锥的制备
        2.2.2 修饰层的制备
        2.2.3 热压焊及焊点剪切力测试
        2.2.4 扩散偶样品制备
        2.2.5 材料表征方法
        2.2.6 电化学测试膜厚
    2.3 修饰层性能及表征
        2.3.1 Cu微纳米针锥形貌控制
        2.3.2 修饰层厚度测量
        2.3.3 Ag修饰的Cu微纳米针锥形貌
        2.3.4 Ag 修饰后的 Cu 微纳米针锥取向分析
        2.3.5 Ag修饰后的Cu微纳米针锥氧化行为研究
    2.4 低温固态键合实验研究
        2.4.1 Ag层厚度对焊点剪切强度的影响
        2.4.2 键合界面观察
        2.4.3 剪切断裂行为研究
    2.5 固态扩散机制研究
        2.5.1 扩散偶热处理后的界面形貌
        2.5.2 IMC成分与取向分析
        2.5.3 IMC生长与扩散动力学研究
        2.5.4 孔洞闭合模型
    2.6 本章小结
第三章 Ni-W修饰的Cu微纳米针锥/焊料低温键合技术研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 修饰层的制备
        3.2.2 防腐性能测试方法
        3.2.3 纳米压痕测试
        3.2.4 扩散偶样品制备
    3.3 修饰层性能及表征
        3.3.1 Ni-W合金修饰层成分分析
        3.3.2 修饰层厚度测量
        3.3.3 Ni-W合金修饰层的选择
        3.3.4 不同修饰层的Cu微纳米针锥形貌观察
        3.3.5 不同修饰层的Cu微纳米针锥取向分析
        3.3.6 Au/Ni-W修饰层抗腐蚀性能研究
        3.3.7 Ni-W修饰层硬度测量
    3.4 低温固态键合实验研究
        3.4.1 不同修饰层对剪切强度的影响
        3.4.2 键合界面观察
        3.4.3 断裂面观察
    3.5 固态扩散机制研究
        3.5.1 热处理后的扩散偶界面微观形貌
        3.5.2 W富集层扩散机制研究
    3.6 键合界面的微观孔洞闭合过程研究
        3.6.1 孔隙闭合的发展概况
        3.6.2 键合界面孔隙的闭合
        3.6.3 基于微纳米针锥形貌的尖端压入-孔洞闭合模型
    3.7 本章小结
第四章 薄膜修饰的Cu/Cu低温键合技术研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 Ni微纳米针锥制备
        4.2.2 制作掩模板和图形化芯片
        4.2.3 Cu 凸点制备
        4.2.4 凸点键合方法
    4.3 键合材料制备及表征
        4.3.1 Ag帽/Cu柱凸点形貌
        4.3.2 Ag帽/Cu柱凸点取向分析
        4.3.3 Ni微纳米针锥/Cu柱凸点形貌
        4.3.4 纳米压痕分析
    4.4 Cu微纳米针锥、Ag层修饰的Cu/Cu低温键合
        4.4.1 键合基本条件的研究
        4.4.2 键合界面观察
        4.4.3 不足的地方
    4.5 Ni微纳米针锥、Ag层修饰的Cu/Cu低温键合
        4.5.1 键合条件的影响
        4.5.2 键合界面观察
        4.5.3 断裂面观察
        4.5.4 界面分析
    4.6 本章小结
第五章 全文总结
    5.1 本文的主要结论
    5.2 本文的主要创新点
    5.3 未来研究展望
参考文献
攻读博士期间已发表或录用的论文和专利
致谢

(4)微波组件的关键组装工艺技术(论文提纲范文)

1 基板/载体大面积接地互连
    1.1 螺钉压紧接地
    1.2 钎焊接地
    1.3 导电胶接地
2 芯片贴装技术
    2.1 合金贴装
    2.2 粘结剂贴装
3 引线键合互连
    3.1 球键合
    3.2 楔键合
4 密封
    4.1 钎焊密封
    4.2 平行缝焊
    4.3 激光缝焊
    4.4 环氧胶密封
5 结束语

(5)铜引线键合工艺中焊盘内伤失效机理研究和改进(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题概述
    1.2 选题依据和研究意义
    1.3 国内外研究动态
    1.4 半导体分立器件及封装领域研究的发展态势
    1.5 本章小结
第二章 引线键合封装技术
    2.1 半导体引线键合技术概要
    2.2 主流键合设备介绍
    2.3 键合材料简介
    2.4 键合熔球形成
    2.5 引线键合方式简介
        2.5.1 热压键合原理
        2.5.2 超声键合
        2.5.3 热压超声键合
        2.5.4 几种键合技术的比较
    2.6 键合劈刀
    2.7 引线键合过程
        2.7.1 熔球键合工艺
        2.7.2 楔形键合工艺
        2.7.3 两种键合工艺比较
    2.8 超声波的温度特性
    2.9 超声波在引线键合机换能杆中的传递特性
    2.10 环境温度特性
    2.11 引线键合的界面特性
    2.12 本章小结
第三章 引起焊盘内伤缺陷因素分析
    3.1 焊盘内伤缺陷简述
    3.2 铜线因素分析
    3.3 劈刀因素
    3.4 超声波因素
    3.5 键合劈刀运动因素
    3.6 打火因素和线尾
    3.7 键合温度因素
    3.8 键合污染因素
    3.9 卤素元素
    3.10 键合夹具状态
    3.11 本章小结
第四章 工程试验及结果分析
    4.1 试验方向
    4.2 缺陷检测方法
    4.3 铜线污染
    4.4 键合熔球氧化
    4.5 键合焊盘污染
    4.6 键合劈刀寿命
    4.7 键合能量参数
    4.8 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献

(6)金丝球键合工艺影响因素分析及模型建立(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 引线键合的研究现状
        1.2.1 引线键合技术及其工艺
        1.2.2 国内外研究现状
        1.2.3 目前还存在的问题
    1.3 主要研究内容
第二章 引线键合工艺影响因素分析
    2.1 引线键合基本过程
    2.2 键合能量传递模型建立
    2.3 工艺参数对键合质量的影响关系分析
        2.3.1 温度
        2.3.2 键合压力
        2.3.3 超声功率和超声时间
    2.4 本章小结
第三章 单因素工艺参数实验
    3.1 实验材料
        3.1.1 引线键合平台
        3.1.2 强度测试设备
        3.1.3 其它实验材料
    3.2 实验方案
        3.2.1 实验步骤
        3.2.2 引线键合质量检验方法
    3.3 实验结果
        3.3.1 烧球参数实验结果
        3.3.2 一焊参数实验结果
        3.3.3 二焊参数实验结果
    3.4 本章小结
第四章 多因素工艺参数实验
    4.1 正交实验原理
        4.1.1 工艺参数正交实验的指标、因素和水平
        4.1.2 正交表设计
        4.1.3 正交实验步骤
    4.2 实验方案
        4.2.1 工艺参数研究对象的选取
        4.2.2 正交实验因素水平表设计
    4.3 正交实验结果
    4.4 实验结果分析
        4.4.1 方差分析和极差分析概述
        4.4.2 一焊工艺参数正交试验结果分析
        4.4.3 二焊工艺参数正交试验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 工艺参数模型建立
    5.1 工艺参数建模概述
    5.2 多元非线性回归建模
        5.2.1 多元非线性回归概述
        5.2.2 建立多元非线性回归模型
        5.2.3 多元非线性回归模型验证
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间公开发表的论文
致谢

(7)引线材料与金属间互化物的关联性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与提出
    1.2 本领域国内外研究现状与研究材料及方法
        1.2.1 引线键合在国内外研究现状
        1.2.2 研究方法
        1.2.2.1 研究材料
        1.2.2.2 实验器材
        1.2.2.3 实验分析方法
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 键合工艺介绍
    2.1 引线键合工艺介绍
    2.2 键合点的外观及截面形貌
        2.2.1 键合点的外观
        2.2.2 键合点横截面形貌
    2.3 丝球键合过程及有效结合分析
        2.3.1 丝球键合过程
        2.3.2 键合点的有效结合分析
    2.4 本章小结
第三章 键合点的力学性能
    3.1 剪切试验及其失效机理
        3.1.1 剪切试验
        3.1.2 剪切试验的失效机理
    3.2 拉伸试验及其失效机理
    3.3 金丝样品的剪切和拉伸试验
        3.3.1 金丝样品的剪切试验
        3.3.2 金丝样品的拉伸试验
    3.4 铜丝样品的剪切和拉伸试验
        3.4.1 铜丝样品的剪切试验
        3.4.2 铜丝样品的拉伸试验
    3.5 银丝样品的剪切和拉伸试验
        3.5.1 银丝样品的剪切试验
        3.5.2 银丝样品的拉伸试验
    3.6 三种材料键合点断裂力学稳定性比较
    3.7 本章小结
第四章 键合点界面的金属间互化物
    4.1 高温存储试验的条件
    4.2 Cu-Al金属间互化物的生长与演变
        4.2.1 高温存储过程中Cu-Al的金属间互化物
        4.2.2 Cu-Al金属间互化物演变模型
    4.3 Ag-Al金属间互化物的生长与演变
        4.3.1 高温存储过程中Ag-Al的金属间互化物
        4.3.2 Ag-Al金属间互化物演变模型
    4.4 Au-Al金属间互化物的生长及演变
    4.5 对比分析金属间互化物的生长和演变
    4.6 本章小结
第五章 封装可靠性中有限元的应用
    5.1 ANSYS在封装可靠性中的应用
    5.2 结构设计及引线框架对散热的影响
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(8)基于正交试验的金丝键合工艺参数优化(论文提纲范文)

1 引线键合技术
    1.1 球键合
    1.2 楔键合
2 键合工艺参数对键合质量的影响
    2.1 超声功率
    2.2 超声时间
    2.3 键合压力
    2.4 键合面温度
3 金丝键合互连工艺参数的正交试验研究
    3.1 正交试验方法
    3.2 试验过程
        3.2.1 因子设计及初始参数
        3.2.2 响应设计
        3.2.3 试验方案设计及结果
    3.3 试验数据分析
        3.3.1 极差分析
        3.3.2 方差分析与显着性检验
        3.3.3 验证试验
4 总结

(9)IC封装的铜线键合工艺及其可靠性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 实用价值与理论意义
    1.2 电子封装技术的研究现状和发展
        1.2.1 电子封装技术的发展
        1.2.2 引线键合技术的研究现状
        1.2.3 铜线键合技术的发展现状
    1.3 本论文的结构安排
第二章 铜线键合的实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备和方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 工艺参数实验设计方法
        2.2.3 剪切和拉伸实验
    2.3 本章小结
第三章 铜线键合工艺的参数研究与优化
    3.1 铜线键合工艺介绍
    3.2 烧球工艺参数研究及优化
        3.2.1 烧球参数对铜球的影响
        3.2.3 铜球成形不良的因素分析
    3.3 铜线键合工艺焊接参数研究
        3.3.1 铜线键合工艺的影响因素
        3.3.2 铜线键合焊接参数的研究与优化
    3.4 本章小结
第四章 铜线键合工艺的性能和失效性研究
    4.1 铜线键合点失效模式分析
    4.2 机械性能测试及其失效模式
        4.2.1 拉力测试及失效模式
        4.2.2 剪切测试及失效模式
        4.2.3 铜线键合拉力测试和剪切测试的失效原理
    4.3 本章小结
第五章 铜线键合工艺的可靠性研究
    5.1 温度冲击实验
    5.2 电耐久性试验
    5.3 高温存储试验
        5.3.1 存储温度为 150℃
        5.3.2 存储温度为 175℃
        5.3.3 存储温度为 200℃
        5.3.4 存储温度为 250℃
        5.3.5 存储温度为 300℃
    5.4 本章小结
第六章 结论
    6.1 本文的主要贡献
    6.2 下一步工作的展望
致谢
参考文献

(10)轧制紫铜箔与金丝球键合工艺研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 引线键合工艺简介
    1.3 引线材料研究现状
    1.4 基板材料研究现状
    1.5 引线键合工艺的国内外研究现状
        1.5.1 烧球工艺研究现状
        1.5.2 键合工艺参数研究现状
    1.6 铜键合基板的研究现状
    1.7 引线键合的有限元分析现状
    1.8 引线键合机理的研究现状
    1.9 课题主要研究内容
第2章 轧制紫铜箔与金丝键合工艺参数正交实验研究
    2.1 引言
    2.2 金丝键合的正交实验设计
        2.2.1 实验材料及设备
        2.2.2 主要工艺参数
        2.2.3 主要实验数据
    2.3 正交实验结果分析
    2.4 键合点三维形貌
    2.5 本章小结
第3章 工艺参数对轧制紫铜箔与金丝球键合质量影响规律
    3.1 引言
    3.2 实验方案
    3.3 键合温度对键合质量的影响
    3.4 键合压力对键合质量的影响
    3.5 超声功率对键合质量的影响
    3.6 超声时间对键合质量的影响
    3.7 本章小结
第4章 轧制紫铜箔与金丝键合形变规律的有限元研究
    4.1 引言
    4.2 轧制紫铜箔金丝球键合有限元模型的建立
        4.2.1 Abaqus 有限元分析软件
        4.2.2 有限元模型建立流程
    4.3 轧制紫铜箔与金丝球键合过程的形变研究
    4.4 轧制紫铜箔与金丝球键合过程中不同半径方向变形研究
    4.5 轧制紫铜箔与金丝球键合中不同键合方向金球变形的研究
    4.6 本章小结
第5章 轧制紫铜箔与金丝键合界面特性与失效分析
    5.1 引言
    5.2 轧制紫铜箔与金丝的键合机理
    5.3 轧制紫铜箔与金丝的键合界面特性
    5.4 轧制紫铜箔与金丝球键合的失效形式
        5.4.1 键合失效
        5.4.2 键合点的剪切失效
        5.4.3 键合点边缘损伤
        5.4.4 键合点的形貌缺陷
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢

四、高密度球键合质量的影响因素和解决方法(论文参考文献)

  • [1]钯在铜线键合中的作用机理研究[D]. 杜亚红. 中国科学技术大学, 2020(01)
  • [2]8mm混合集成上变频组件的研究与设计[D]. 喻明. 南京航空航天大学, 2019(02)
  • [3]薄膜修饰的微纳米针锥低温固态键合技术研究[D]. 胡丰田. 上海交通大学, 2017(05)
  • [4]微波组件的关键组装工艺技术[J]. 程志远,胡权,刘均东,刘立安. 电子工艺技术, 2014(06)
  • [5]铜引线键合工艺中焊盘内伤失效机理研究和改进[D]. 王金良. 电子科技大学, 2014(03)
  • [6]金丝球键合工艺影响因素分析及模型建立[D]. 吴茜茜. 苏州大学, 2014(01)
  • [7]引线材料与金属间互化物的关联性研究[D]. 肖剑. 电子科技大学, 2014(03)
  • [8]基于正交试验的金丝键合工艺参数优化[J]. 宋云乾. 电子工艺技术, 2014(02)
  • [9]IC封装的铜线键合工艺及其可靠性研究[D]. 蒋晓棠. 电子科技大学, 2014(03)
  • [10]轧制紫铜箔与金丝球键合工艺研究[D]. 栾冬. 哈尔滨工业大学, 2013(03)

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高密度球键合质量的影响因素及解决方法
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