【摘要】：集成電路的可靠性是電子系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的基礎(chǔ),隨著電子系統(tǒng)對可靠性及使用期的要求不斷提高,對于集成電路的質(zhì)量和可靠性以及貯存壽命提出了更高要求,尤其是大面積芯片集成電路產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性需進一步提高。本課題主要針對面積大于40mm2的集成電路芯片,在工藝優(yōu)化前,合金燒結(jié)芯片電路粘接空洞面積約為30%~55%,芯片剪切強度值約為200~400N,水汽及氧氣總含量≤5000PPM,通過開展集成電路芯片燒結(jié)工藝質(zhì)量控制技術(shù)研究,對工藝進行優(yōu)化后,預(yù)期研究目標合金燒結(jié)芯片電路粘接空洞面積約為≤30%,芯片剪切強度值約為≥300N,水汽及氧氣總含量≤3000PPM的技術(shù)水平。為此進行了以下研究來達到預(yù)期研究目標:1、利用工藝FMEA方法對芯片合金燒結(jié)質(zhì)量的影響因素進行分析,整理了大面積集成電路芯片合金燒結(jié)粘片的失效情況,列出了失效模式,并找出相應(yīng)的解決措施。形成了可用于指導(dǎo)芯片合金燒結(jié)電路工藝優(yōu)化的FMEA風(fēng)險分析表[7]。針對四大類失效原因,包括芯片脫落、粘接空洞、密封失效、內(nèi)部水汽含量超標,通過理論分析和試驗驗證的方法共得到15項主要的故障原因,并開展工藝試驗找到了相應(yīng)的解決方法,同時按照工藝FMEA分析原則分別給出各種失效模式的RPN值,加以比較,找出影響合金燒結(jié)電路質(zhì)量的最主要因素,形成了可用于指導(dǎo)芯片合金燒結(jié)電路工藝優(yōu)化的工藝FMEA工作表。2、研究合金燒結(jié)芯片的工藝質(zhì)量控制與提高技術(shù),降低粘結(jié)空洞,提升粘結(jié)強度。研究主要包含三個大的方面,首先是研究芯片背面金屬化工藝,主要研究增加減薄后背面腐蝕工藝、優(yōu)化背金前的清洗工藝以及采用三層金屬化工藝來提高背金層質(zhì)量[8]。其次是研究清洗工藝優(yōu)化技術(shù),通過粘片前對芯片背金層、管殼、焊片進行有效的超聲清洗和等離子清洗及嚴格的檢查來保證電路燒結(jié)前的表面狀態(tài)。改善焊料與芯片背面金屬化層及管殼的浸潤性,提高有效粘接面積,提高粘接質(zhì)量。最后是研究芯片燒結(jié)工藝參數(shù)優(yōu)化,包括溫度和時間工藝曲線的優(yōu)化、真空度的控制、燒結(jié)氣氛的控制、焊接的壓力的優(yōu)化等,其中溫度和時間工藝曲線的優(yōu)化主要從選擇合適的升溫速率、燒結(jié)溫度和焊料熔化時間及冷卻方式等方面進行。3、研究封裝內(nèi)部氣氛水氧總含量低于3000PPM控制技術(shù),從四個方面對腔體內(nèi)部氣氛進行控制,首先是選用合適的封裝材料,選擇進口的陶瓷管殼和金屬蓋板作為封裝材料,其次是采用合金燒結(jié)工藝,對原材料進行預(yù)處理,降低封裝后有害氣體的釋放程度,再次是對半成品進行預(yù)烘焙,去除吸附在電路上的水汽和氧氣,最后是優(yōu)化密封工藝,純化封裝氣氛,并保證電路具有良好的密封性能。
【圖文】：

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文度循環(huán)按照 GJB548B-2005 方法 1010.1，條件 C ，20 次循環(huán)；械沖擊按照 GJB548B-2005 方法 2002，條件 B ，，Y1 方向；頻振動按照 GJB548B-2005 方法 2007，條件 A ，Y1 方向；定加速度 GJB548B-2005 方法 2001，條件 B ，Y1 方向；子碰撞噪聲檢測試驗 GJB548B-2005 方法 2020， 條件 A �；に嚐Y(jié)的電路對比工藝優(yōu)化前的電路焊料流淌形貌更規(guī)則，溢X 光照片對比，粘接面積明顯提高。

工藝優(yōu)化后焊料流淌形貌及X光照片
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN405

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本文編號：2684195