發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 21:55

【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(duì)可靠性及使用期的要求不斷提高,對(duì)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(jìn)一步提高。本課題主要針對(duì)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(qiáng)度值約為200~400N,水汽及氧氣總含量≤5000PPM,通過(guò)開(kāi)展集成電路芯片燒結(jié)工藝質(zhì)量控制技術(shù)研究,對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化后,預(yù)期研究目標(biāo)合金燒結(jié)芯片電路粘接空洞面積約為≤30%,芯片剪切強(qiáng)度值約為≥300N,水汽及氧氣總含量≤3000PPM的技術(shù)水平。為此進(jìn)行了以下研究來(lái)達(dá)到預(yù)期研究目標(biāo):1、利用工藝FMEA方法對(duì)芯片合金燒結(jié)質(zhì)量的影響因素進(jìn)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(xiǎn)分析表[7]。針對(duì)四大類(lèi)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(biāo),通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證的方法共得到15項(xiàng)主要的故障原因,并開(kāi)展工藝試驗(yàn)找到了相應(yīng)的解決方法,同時(shí)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(qiáng)度。研究主要包含三個(gè)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(lái)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(guò)粘片前對(duì)芯片背金層、管殼、焊片進(jìn)行有效的超聲清洗和等離子清洗及嚴(yán)格的檢查來(lái)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(rùn)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(shí)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(shí)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(shí)間及冷卻方式等方面進(jìn)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(gè)方面對(duì)腔體內(nèi)部氣氛進(jìn)行控制,首先是選用合適的封裝材料,選擇進(jìn)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(duì)原材料進(jìn)行預(yù)處理,降低封裝后有害氣體的釋放程度,再次是對(duì)半成品進(jìn)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(dòng)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(cè)試驗(yàn) GJB548B-2005 方法 2020， 條件 A �；に嚐Y(jié)的電路對(duì)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(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN405

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本文編號(hào)：2684195