激光引線鍵合系統(tǒng)研制及工藝實驗研究
發(fā)布時間：2021-12-02 16:07
引線鍵合是微電子制造技術的關鍵工藝之一,具有工藝實現(xiàn)簡單、成本低廉、適用多種封裝形式等優(yōu)點,目前超過90%的連接采用引線鍵合技術。引線鍵合有熱壓引線鍵合、超聲引線鍵合、熱壓超聲引線鍵合三種工藝方法,其中熱壓超聲鍵合因為其穩(wěn)定的鍵合質量被大部分半導體制造商作為主要鍵合手段,然而超過100℃高溫會影響甚至損壞MEMS芯片的性能,給芯片帶來安全隱患,因此,本文基于超聲引線鍵合的基礎工藝,結合激光對物質的致熱效應及清潔作用,研究激光局部致熱超聲引線鍵合工藝方法具有重要實際應用價值。首先,從理論論證激光局部致熱超聲引線鍵合工藝方法的可行性。從激光致熱、清潔角度分析了激光對引線鍵合的作用機理;利用熱分析軟件仿真分析不同激光功率下焊盤表面溫度場的分布云圖,獲得激光功率與焊盤表面之間的溫度關系模型,從理論上模擬出滿足熱壓超聲鍵合的局部溫度場,論證激光引線鍵合的工藝可行性。接著,構建激光局部致熱超聲引線鍵合系統(tǒng)。針對激光引線鍵合工藝需求,基于現(xiàn)有的手動引線鍵合系統(tǒng),構建了由激光加載系統(tǒng)、視覺定位系統(tǒng)及自動鍵合平臺系統(tǒng)組成的激光引線鍵合系統(tǒng);基于模塊化自動控制思想,設計開發(fā)了相應的自動控制軟件系統(tǒng),構建了...
【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
金絲超聲鍵合原理示意圖
隨著微制造技術和大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，基于納米集成制造尺度的微機一體化系統(tǒng)發(fā)展越來越成熟，使得許多微機械機構以及對應的傳感器，驅動器，制器和電源都集成在一個小芯片中，從而形成了完備的微機電系統(tǒng)[1]。作為EMS 器件加工的關鍵技術之一，引線鍵合技術工藝簡單、成本低廉、應用范圍，在微電子封裝領域中占有重要地位。依據(jù)鍵合時所需能量的不同，引線鍵合常的方式有三種：熱壓鍵合，超聲鍵合，熱壓超聲鍵合[2]。熱壓超聲引線鍵合的基本原理[2]：將金絲或銅絲以一定的幾何形狀可靠的連接兩個電極之間，實現(xiàn)不同電極芯片之間的信號傳輸。如圖 1-1，1-2 所示，首先打桿通過瞬時高壓將劈刀末端金絲熔化，在重力和表面張力的作用下形成金球，然劈刀運動到焊盤上方一焊點位置，接著下降至金球與芯片表面充分接觸，在壓力超聲換能系統(tǒng)施加的超聲波共同作用下，金球隨劈刀在接觸面左右高速振動摩，這種雙重作用破壞了芯片表面的雜質及金屬氧化層，使得金球與芯片表面直接觸，再經過高溫實現(xiàn)金屬原子之間的鍵合。
線鍵合系統(tǒng)研制及工藝實驗研究 第一金屬絲與其產生彈性鑲嵌，最后成功鍵合。該鍵合方法就是利用金屬材變形，一定時間內在壓力和溫度的共同作用下，使金屬絲和芯片產生固連接。熱壓超聲鍵合通常需要襯底和芯片溫度達到 150 至 200 攝氏度，片表面干凈，所以它通常用于金絲鍵合。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]超聲引線鍵合中復合變幅桿的優(yōu)化設計[J]. 莊猛,陳立國. 科學技術與工程. 2016(04)
[2]基于響應面模型的引線鍵合混合模式軌跡規(guī)劃[J]. 黃運榜,趙翼翔,陳新. 組合機床與自動化加工技術. 2015(12)
[3]InSb紅外探測器芯片金絲引線鍵合工藝研究[J]. 朱炳金,林磊,宋開臣,王晶. 紅外與激光工程. 2013(01)
[4]等離子清洗對引線鍵合質量可靠性的影響[J]. 羅紅媛,蔡成德,黃信章. 電子工藝技術. 2012(01)
[5]引線鍵合工藝參數(shù)的有限元分析[J]. 秦文,高健,楊志軍,吳小洪,李克天,陳新. 機械設計與制造. 2011(02)
[6]激光表面合金化TiC增強復合涂層及性能研究[J]. 許長慶,李貴江. 材料熱處理學報. 2009(04)
[7]金屬材料的激光吸收率研究[J]. 陳君,張群莉,姚建華,傅紀斌. 應用光學. 2008(05)
[8]鈦合金激光表面改性技術研究現(xiàn)狀[J]. 王東生,田宗軍,沈理達,劉志東,黃因慧. 激光與光電子學進展. 2008(06)
[9]基于ANSYS的激光熔覆的數(shù)值模擬[J]. 仇衛(wèi)華,劉長毅. 機械制造與自動化. 2008(01)
[10]激光表面重熔對LY12CZ性能的影響[J]. 孫福娟,劉洪軍,胡芳友. 中國激光. 2007(08)
碩士論文
[1]基于電流控制的陽極鍵合工藝方法及實驗研究[D]. 陸春意.蘇州大學 2015
[2]金絲球鍵合工藝影響因素分析及模型建立[D]. 吳茜茜.蘇州大學 2014
[3]超高加速度精密運動平臺研制[D]. 郭翠娟.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]主成分分析法研究換能系統(tǒng)與鍵合點相互作用規(guī)律[D]. 張亞楠.中南大學 2010
[5]改善熱壓超聲球焊點鍵合強度的工藝研究[D]. 余齋.西南交通大學 2010
[6]大功率CO2激光切割國產化關鍵技術研究[D]. 司立眾.南京理工大學 2009
[7]不同厚度及鉑鍍層硅片激光彎曲試驗研究[D]. 劉雙.大連理工大學 2008
[8]基于溫度和應力場的焊接殘余應力數(shù)值分析[D]. 程書力.南昌大學 2007
本文編號：3528760
【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
金絲超聲鍵合原理示意圖
隨著微制造技術和大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，基于納米集成制造尺度的微機一體化系統(tǒng)發(fā)展越來越成熟，使得許多微機械機構以及對應的傳感器，驅動器，制器和電源都集成在一個小芯片中，從而形成了完備的微機電系統(tǒng)[1]。作為EMS 器件加工的關鍵技術之一，引線鍵合技術工藝簡單、成本低廉、應用范圍，在微電子封裝領域中占有重要地位。依據(jù)鍵合時所需能量的不同，引線鍵合常的方式有三種：熱壓鍵合，超聲鍵合，熱壓超聲鍵合[2]。熱壓超聲引線鍵合的基本原理[2]：將金絲或銅絲以一定的幾何形狀可靠的連接兩個電極之間，實現(xiàn)不同電極芯片之間的信號傳輸。如圖 1-1，1-2 所示，首先打桿通過瞬時高壓將劈刀末端金絲熔化，在重力和表面張力的作用下形成金球，然劈刀運動到焊盤上方一焊點位置，接著下降至金球與芯片表面充分接觸，在壓力超聲換能系統(tǒng)施加的超聲波共同作用下，金球隨劈刀在接觸面左右高速振動摩，這種雙重作用破壞了芯片表面的雜質及金屬氧化層，使得金球與芯片表面直接觸，再經過高溫實現(xiàn)金屬原子之間的鍵合。
線鍵合系統(tǒng)研制及工藝實驗研究 第一金屬絲與其產生彈性鑲嵌，最后成功鍵合。該鍵合方法就是利用金屬材變形，一定時間內在壓力和溫度的共同作用下，使金屬絲和芯片產生固連接。熱壓超聲鍵合通常需要襯底和芯片溫度達到 150 至 200 攝氏度，片表面干凈，所以它通常用于金絲鍵合。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]超聲引線鍵合中復合變幅桿的優(yōu)化設計[J]. 莊猛,陳立國. 科學技術與工程. 2016(04)
[2]基于響應面模型的引線鍵合混合模式軌跡規(guī)劃[J]. 黃運榜,趙翼翔,陳新. 組合機床與自動化加工技術. 2015(12)
[3]InSb紅外探測器芯片金絲引線鍵合工藝研究[J]. 朱炳金,林磊,宋開臣,王晶. 紅外與激光工程. 2013(01)
[4]等離子清洗對引線鍵合質量可靠性的影響[J]. 羅紅媛,蔡成德,黃信章. 電子工藝技術. 2012(01)
[5]引線鍵合工藝參數(shù)的有限元分析[J]. 秦文,高健,楊志軍,吳小洪,李克天,陳新. 機械設計與制造. 2011(02)
[6]激光表面合金化TiC增強復合涂層及性能研究[J]. 許長慶,李貴江. 材料熱處理學報. 2009(04)
[7]金屬材料的激光吸收率研究[J]. 陳君,張群莉,姚建華,傅紀斌. 應用光學. 2008(05)
[8]鈦合金激光表面改性技術研究現(xiàn)狀[J]. 王東生,田宗軍,沈理達,劉志東,黃因慧. 激光與光電子學進展. 2008(06)
[9]基于ANSYS的激光熔覆的數(shù)值模擬[J]. 仇衛(wèi)華,劉長毅. 機械制造與自動化. 2008(01)
[10]激光表面重熔對LY12CZ性能的影響[J]. 孫福娟,劉洪軍,胡芳友. 中國激光. 2007(08)
碩士論文
[1]基于電流控制的陽極鍵合工藝方法及實驗研究[D]. 陸春意.蘇州大學 2015
[2]金絲球鍵合工藝影響因素分析及模型建立[D]. 吳茜茜.蘇州大學 2014
[3]超高加速度精密運動平臺研制[D]. 郭翠娟.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]主成分分析法研究換能系統(tǒng)與鍵合點相互作用規(guī)律[D]. 張亞楠.中南大學 2010
[5]改善熱壓超聲球焊點鍵合強度的工藝研究[D]. 余齋.西南交通大學 2010
[6]大功率CO2激光切割國產化關鍵技術研究[D]. 司立眾.南京理工大學 2009
[7]不同厚度及鉑鍍層硅片激光彎曲試驗研究[D]. 劉雙.大連理工大學 2008
[8]基于溫度和應力場的焊接殘余應力數(shù)值分析[D]. 程書力.南昌大學 2007
本文編號：3528760
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3528760.html
