《超声引线键合系统工艺参数优化与试验研究》.pdf

第35卷第5期 菏 泽 学 院 学 报 2013年 10月 Vo1．35 No．5 JoumalofHezeUniversity Oct． 2013 文章编号：1673—2103(2013)05—0037—07 超声引线键合系统工艺参数优化与试验研究 冯武卫，张玉莲 (浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江 舟山316022) 摘 要：超声引线键合质量受多种键合工艺参数的影响，如键合时间、键合功率、键合压力和键合温度 等，每一个参数的不合理都可能导致整个键合过程失败．通过正交实验方法设计了键合工艺参数正交试验 表，利用键合强度作为键合质量指标对键合工艺参数进行了多参数优化；分析了各个工艺参数对键合质量的 影响，通过进一步细化分析得到了键合参数的最优组合．优化结果实验证明了这种方法的良好效果．若应用 于不同型号键合设备工艺参数的优化，只需对正交试验表进行适当调整即可． 关键词：超声引线键合系统；键合；工艺参数；正交实验 ；参数优化 中图分类号：TN605 文献标识码 ：A 何一个键合点的缺陷都将导致整个集成电路的失 引言 效，因此保证键合点质量至关重要． 超声引线键合是集成电路封装后道工序的关键 ～ 个典型的引线键合系统如图1所示．超声引 技术之一 ，它是用金属丝将集成电路芯片上的电极 线键合系统分别由超声波发生器、压电换能器(Pie- 引脚与底座外引脚连接在一起的工艺技术…．随着 zoelectricTransducer，PZT)、安装套筒、变幅杆、键合 引线键合设备朝着高速度、高精密的方向发展，对键 工具、工作台和静压力产生机构组成．键合过程原理 合过程可靠性以及键合质量提出了更高的要求．任 具体可按以下4个步骤来描述：① 超声波信号发 1一超声波发生器 ；2一超声波输入端 ；3一压电换能器；4一安装套筒 ；5一变幅杆； 6一键合工具 ；7一底端焊盘 ；8一键合焊点；9一金属引线 ；1O一压力装置 图1 典型引线键合系统 收稿 日期：2013—10—19 基金项 目：浙江省科技厅重大科技专项社会发展项 目(2013C13SAA10007)；浙江省教育厅科研项 目(Y201328404)；浙 江海洋学院科研启动项 目(21185011311)；浙江海洋学院中青年教师资助项 目(11182101112)；浙江海洋学 院校级面上项 目(21185004112) 作者简介：冯武卫(1980一)，男，山西运城人 ，讲师，博士，研究方向：微电子封装质量检测 ，机械系统故障诊断． 37 2013生 菏 泽 学 院 学 报 第5期 生器产生高频超声波能量；② 超声波能量进入压电 模型的参数 ]，这些方法总体效果 良好，且考虑了 换能器，经压电换能器转换 (压电晶体反向压电效 工艺参数之间的相互影响，然而由于此方法需要大 应)成高频机械振动能量 (频率一般为65kHz或更 量的试验样本，样本的完备性成为制约优化精度和 高，此处根据换能器系统固有频率确定)；③ 高频机 可靠性的瓶颈．本文通过正交实验方法，建立了键合 械振动通过聚能器传送到键合工具尖端，并对键合 过程工艺参数正交试验表，仅需要少量的试验样本， 工具产生静压力；④ 当键合工具、引线及键合表面