複雜的引線鍵合互連工藝

《複雜的引線鍵合互連工藝》是2015年9月出版的圖書，作者是(印) 沙帕拉·K·普拉薩德。

書籍信息

作　者：(印) 沙帕拉·K·普拉薩德 著

ISBN：978-7-5159-0986-8

出版時間： 2015.9 版　次：1版1次

裝　幀：精裝 開　本：16

頁　數：452 字　數：705

定價：￥200.00 元

內容簡介

本書詳細介紹了引線鍵合互連工藝技術，從引線鍵合的材料、鍵合設備、加工工藝、質量和可靠性等方面進行了詳細的論述，最後介紹了引線鍵合的新工藝和新套用。在本書中，為了從材料、機器、方法學以及人力等觀點描述引線鍵合過程，採用了一個新的信息系統和知識處理手法，同時分析和探索了在引線鍵合過程中達到六西格瑪需要考慮的各種因素，這些因素包括設計、材料、加工處理、設備、品質測試和可靠性工程以及操作培訓。

讀者對象

本書適合於電子行業廣大從事晶片設計、封裝設計、晶片製作、組裝工藝、製造工程、設備工業、軟體工程、質量工程、可靠性工程、採購、維修工程、工業工程、失效分析以及新技術發展工作的讀者

作者簡介

劉亞強，高級工程師，大學本科，國家勞動和社會保障部國家職業技能鑑定考評員，曾獲得飛利浦公司貼片機培訓。從事薄厚膜混合積體電路工藝技術的研究和生產套用，曾參與了多項國家重點項目中電子平台和電子器件的研製生產和攻關，參與獲得國防科工委頒發的國家科技進步二等獎。“十五”預研課題《板極電路模組高精度、高密度組裝技術》項目的負責人，進行重點型號套用電子產品的高精度、高密度組裝工藝技術研究。主持完成了為兄弟部委配套電路的批量組裝工藝定型及生產，對批量生產專用電路有獨自的認識。

圖書目錄

第1章概論

1 1引線鍵合工藝

1 1 1熱超聲球鍵合

1 1 2超聲楔形鍵合

1 2球楔鍵合的優點

1 2 1熱超聲球楔鍵合的缺點

1 3鋁楔形鍵合的優點

1 3 1鋁楔形鍵合的缺點

1 4熱壓鍵合

1 5三種鍵合工藝的比較

1 6超細間距引線鍵合

1 6 1超細間距鍵合中的挑戰第2章引線鍵合的材料

2 1鍵合引線材料的要求和性質

2 1 1鍵合引線的要求

2 1 2高電導率

2 1 3高電流負載能力

2 1 4高抗張強度和可控的延伸率

2 1 5應力應變曲線

2 1 6斷裂負載

2 1 7可控的延伸率

2 1 8摻雜元素及其在機械性質上的影響

2 1 9引線的晶粒尺寸

2 1 10熱膨脹係數的兼容性

2 1 11引線鍵合加工的生產率

2 1 12氣密性封裝的鍵合引線

2 1 13抗腐蝕性

2 1 14器件鍵合焊盤的尺寸

2 2引線材料的選擇

2 2 1鍵合引線材料的選擇

2 2 2金合金對機械性能的改善

2 2 3適用於細小間距套用的金引線

2 2 4低拱絲高度套用的引線選擇

2 2 5作為鍵合引線材料的鋁和鋁合金

2 2 6添加1%矽的鋁

2 2 7鋁鎂引線

2 2 8金引線的替代品

2 2 9銅引線

2 3引線製造

2 3 1金和鋁鍵合引線的製造

2 3 2金屬精煉

2 3 3熔化和鑄造

2 3 4拉制

2 3 5靜液力擠壓

2 3 6退火

2 3 7纏繞和制軸

2 3 8高速自動引線鍵合機的繞軸

2 3 9鍵合引線的質量保證

2 3 10引線的存儲

2 3 11保存期限

2 4鍵合引線的質量

2 4 1拉制引線的化學分析和表面清潔

2 4 2鋁合金中矽分布的控制

2 5測試方法和規範

2 5 1機械性能測試

2 5 2SEM作為斷裂模式分析的一個診斷工具

2 5 3目檢

2 5 4線徑測量法第3章鍵合設備

3 1設備性能要求

3 1 1鍵合放置精度和可重複性

3 1 2焊球的控制

3 1 3拱絲的控制

3 1 4供料系統

3 1 5程式的傳遞或可移植性

3 1 6成品率

3 1 7鍵合的產量

3 1 8換能器技術

3 1 9離線編程（OLP）

3 2設備的選擇和採購

3 2 1定義需求

3 2 2市場調研

3 2 3編寫採購說明

3 2 4運行性能測試

3 2 5撰寫採購鍵合機的評估

3 2 6怎樣撰寫設備要求說明書？

3 2 7設備選擇的優先順序矩陣分析法

3 2 8怎樣使用優先順序矩陣分析法？

3 3物主成本

3 3 1引線鍵合設備成本效益選擇的標準

3 3 2什麼是物主成本？

3 3 3CoO計算的參數

3 3 4物主成本軟體

3 3 5物主成本分析的實用性

3 4設備性能

3 4 1鍵合機的性能評價

3 4 2鍵合機評價隊伍

3 4 3鍵合機評價計畫

3 4 4引線鍵合機的性能評定

3 4 5現存封裝的加工能力

3 4 6未來封裝的加工能力

3 4 7機器能力

3 4 8機器功能

3 4 9供應商的潛力和服務

3 4 10來自工廠各級職員的評價

3 4 11得分調查表

3 4 12決策

3 5設備維護

3 5 1建立一個維護計畫

3 5 2待機時間

3 5 3不定期停機時間

3 5 4定期停機時間

3 6預防性維修計畫第4章加工工藝

4 1工藝參數

4 1 1鍵合參數

4 1 2鍵合力

4 1 3鍵合期間的超聲能量

4 1 4鍵合溫度

4 1 5鍵合時間

4 1 6拱絲參數

4 1 7鍵合焊盤的金屬層

4 1 8鋁和鋁合金

4 1 9下層金屬層

4 1 10鍵合焊盤金屬層的微結構

4 1 11合金元素及其對鍵合能力的影響

4 1 12鍵合焊盤金屬層的新型鋁合金

4 1 13焊盤金屬層的替換

4 1 14金屬層澱積技術

4 1 15鈍化刻蝕

4 1 16鍵合焊盤污染

4 1 17晶片金屬層表面可鍵合性特徵評價的方法

4 1 18鋁鍵合焊盤的硬度測量

4 1 19引線框架和基板的金屬層

4 1 20基板金屬層的加工

4 1 21鍍膜的形態

4 1 22基板金屬層的替換

4 1 23基板金屬層質量的特徵

4 1 24膜層性質對鍵合的影響

4 1 25膜層缺陷的目檢

4 1 26作為工藝參數的鍵合引線

4 1 27引線類型

4 1 28引線尺寸

4 1 29引線直徑對結球的影響

4 1 30引線直徑對剪下力的影響

4 1 31引線直徑對斷裂負載的影響

4 1 32引線直徑對頸部強度的影響

4 1 33引線的一致性

4 1 34引線線軸的影響

4 1 35引線的表面狀況

4 1 36第二貨源及其影響

4 1 37焊球接觸直徑

4 1 38鍵合工具

4 1 39鍵合工具的選擇

4 1 40劈刀尺寸

4 1 41劈刀頂部直徑

4 1 42劈刀孔及其作用

4 1 43斜面直徑和斜面角度

4 1 44表面角度

4 1 45劈刀的外部半徑

4 1 46劈刀的形狀

4 1 47細長劈刀

4 1 48劈刀材料

4 1 49採用CNC加工的劈刀製造

4 1 50陶瓷注模（CIM）加工

4 1 51陶瓷注模加工的優點

4 1 52劈刀材料選擇的標準

4 1 53劈刀的表面加工

4 1 54劈刀損傷

4 1 55超聲鍵合的楔入工具

4 1 56後緣半徑

4 1 57楔形面

4 1 58深腔鍵合

4 1 59反向鍵合

4 1 60引線餵料及其在鍵合位置上的影響

4 1 61楔形工具用材料

4 1 62最終表面

4 1 63其他楔形工具

4 1 64其他影響鍵合的因素

4 1 65鍵合設備和工作檯

4 1 66圖形識別系統

4 1 67EFO一致性

4 1 68引線餵料的一致性

4 1 69精確的接觸探測和擠壓控制

4 1 70同步

4 1 71設定的穩定性

4 1 72軟體相關的程式缺陷

4 1 73鍵合缺失檢測器

4 1 74加熱部件

4 1 75引線框架夾具

4 1 76工具諧振

4 1 77專用鍵合工具的特點

4 1 78熱壓鍵合

4 1 79影響COB封裝的加工參數

4 1 80操作人員技能

4 2工藝最佳化

4 2 1工藝最佳化的目的

4 2 2金球鍵合的最最佳化

4 2 3結球的最最佳化

4 2 4試驗的設計

4 2 5鋁楔形鍵合的最最佳化

4 2 6最最佳化第二鍵合

4 3工藝控制

4 3 1鍵合拉力

4 3 2控制圖表的使用

4 3 3作為可測量特徵的鍵合拉力

4 3 4創建控制圖表

4 3 5計算X圖表和R圖表參數的步驟

4 3 6控制圖表的說明

4 3 7用鍵合剪下強度控制工藝

4 3 8目檢

4 3 9金屬間化合面積的測量

4 3 10鍵合刻蝕

4 3 11加工能力（Cpk）分析

4 4工藝監測

4 4 1監測鍵合回響

4 4 2超聲頻率控制和監測

4 4 3鍵合工具振動強度測量

4 4 4電容擴音技術

4 4 5阻抗測量系統

4 4 6使用雷射干涉法的超音波測試

4 4 7使用光學感測器的楔形工具振動強度測量

4 4 8負載對工具振動模式的影響

4 4 9鍵合力監測

4 4 10鍵合時間監測

4 4 11其他鍵合監測技術

4 4 12西門子過程監測法

4 4 13溫度監測

4 5加工機理

4 5 1超音波鍵合

4 5 2工具對焊接強度的影響

4 5 3熱壓的機理

4 6對可鍵合能力的設計

4 6 1晶片設計規則

4 6 2焊盤設計規則

4 6 3通過引線的最大容許電流

4 6 4封裝和組裝設計指南

4 6 5拱絲高度的設計

4 6 6交錯焊盤的布局設計

4 6 7引線交叉

4 6 8由於晶片位移的引線交叉

4 6 9引線長度規則

4 6 10鍵合設計和封裝兼容性

4 6 11鍵合直徑偏離焊盤的百分比

4 6 12為鍵合考慮的引線框架設計

4 6 13包括鍵合能力的封裝設計軟體

4 7加工問題和解決方法

4 7 1焊球在鍵合焊盤上不粘連（鍵合脫離）

4 7 2在引腳上焊接的不粘連（焊接脫離）

4 7 3焊球在焊盤上的位置

4 7 4楔形焊在引腳上的位置

4 7 5引線塌陷

4 7 6引線殘尾

4 7 7鍵合期間的引線斷裂

4 7 8拱絲緊繃

4 7 9焊球畸形

4 7 10球心偏離（高爾夫球桿）

4 7 11露底

4 7 12金屬擠出

4 7 13引線歪扭

4 7 14線夾問題

4 7 15低頻運動和鍵合形成

4 7 16劈刀堵塞

4 7 17劈刀去堵

4 7 18鍵合工具清洗的化學方法

4 7 19鍵合焊盤和引腳框架的污染物

4 7 20有機污染物

4 7 21等離子清洗

4 7 22等離子機理

4 7 23等離子設備

4 7 24等離子工藝參數

4 7 25DC氫等離子

4 7 26化學和物理清洗的分析比較

4 7 27等離子清洗的套用

4 7 28等離子清洗的負面影響

4 7 29紫外/臭氧清洗

4 7 30紫外/臭氧的機理

4 7 31紫外/臭氧設備

4 7 32紫外/臭氧工藝參數

4 7 33紫外/臭氧的影響

4 7 34紫外/臭氧的負面影響第5章質量

5 1鍵合拉力技術

5 1 1鍵合拉力測試

5 1 2吊鉤位置對失效模式的影響

5 1 3吊鉤直徑的影響

5 1 4引線延伸率對鍵合拉力強度的影響

5 1 5引線長度對鍵合拉力強度的影響

5 1 6拱絲高度對鍵合拉力強度的影響

5 1 7拱絲參數的影響

5 1 8鍵合拉力數據分布的分析

5 1 9拉力角度和失效模式

5 1 10推薦的拉力測試方法

5 1 11非破壞拉力測試

5 1 12利用鍵合拉力測試焊接強度

5 1 13鍵合拉力設備

5 1 14自動鍵合拉力測試

5 1 15鍵合拉力測試規範

5 1 16引線鍵合拉力測試的局限性

5 2焊球鍵合剪下測試

5 2 1測試的描述

5 2 2焊球剪下設備

5 2 3焊球剪下測試過程

5 2 4剪下測試的變數

5 2 5剪下測試干擾和測量誤差

5 2 6不同金屬層上的剪下強度

5 2 7未被污染焊盤上鍵合的剪下測試

5 2 8厚膜上的剪下測試

5 2 9剪下力和剪下強度

5 2 10剪下測試規範

5 2 11非破壞剪下測試

5 3鍵合質量的目檢

5 3 1鍵合前檢驗

5 3 2鍵合後檢驗

5 3 3目檢標準

5 3 4自動化視覺檢驗

5 3 5目檢設備性能

5 3 6拱絲高度測量

5 3 7用於引線缺陷分析的電子掃描顯微鏡

5 3 8三維視覺檢驗規範

5 4特殊質量測試

5 4 1鍵合刻蝕

5 4 2電測試

5 4 3烘焙測試

5 4 4表面分析

5 4 5聲波散射第6章可靠性

6 1紫斑

6 1 1紫斑或金屬間化合物

6 1 2金屬間化合物的形成

6 1 3導致高電阻或電路開路的柯肯達爾空洞

6 1 4導致脆性斷裂的金屬間化合物

6 1 5Arrhenius（阿倫尼烏斯）方程

6 1 6金屬間化合物形成的分析方法

6 1 7電阻率測量

6 2尖刺

6 2 1鋁矽合金

6 3露底

6 3 1鍵合焊盤露底

6 3 2鍵合力的影響

6 3 3超音波能量的影響

6 3 4矽節瘤誘發的露底

6 3 5引線硬度的影響

6 3 6金屬層厚度的影響

6 3 7在塑膠封裝中濕氣吸收

6 3 8金屬間化合物的影響

6 4引線傾倒

6 4 1引線傾倒的不同原因

6 4 2鍵合引線的影響

6 4 3IC封裝設計

6 4 4注模化合物的影響

6 4 5對於注模朝向引線方位的影響

6 4 6引線傾倒的FEM

6 5腐蝕

6 5 1鋁銅鍵合焊盤金屬層的腐蝕

6 5 2氯引發的腐蝕

6 6踵裂

6 6 1熱和功率循環誘發踵失效

6 6 2功率循環和它的影響

6 6 3踵裂的原因

6 6 4鍵合引線疲勞性質的特徵

6 6 5我們能通過目檢剔除踵裂嗎？

6 7其他可靠性問題

6 7 1晶片粘接焊盤漂移失效

6 7 2過電流失效

6 7 3晶粒生長失效

6 7 4在鍍銀引腳框架上的鋁鍵合失效

6 7 5銀鋁腐蝕

6 7 6離心試驗時的鍵合失效

6 8由於引線傾倒引起的電性能退化

6 8 1引線跨距對電感值的影響第7章引線鍵合的新工藝和新套用

7 1光電子套用中的引線鍵合

7 1 1設計挑戰

7 1 2材料挑戰

7 1 3加工問題

7 1 4光學封裝引線鍵合的加工問題

7 1 5光學封裝引線鍵合的鍵合工具

7 1 6設備要求

7 2疊層晶片封裝中的引線鍵合

7 2 1零拱絲楔形鍵合

7 2 2低拱絲高度

7 3採用新的超聲換能器的低溫鍵合

7 4銅鍵合工藝

7 4 1銅鍵合引線材料技術

7 4 2設備問題和挑戰

7 4 3劈刀的選擇

7 5微BGA引腿鍵合加工

7 5 1引腿和引線鍵合之間的不同

7 5 2引腿鍵合加工綜觀

7 6結論