集成电路封装与测试 课件 封装 8.2键合工艺3

集成电路封装技术1IntegratedCircuitPackagingTechnology芯片粘接1引线键合质量控制要求2引线键合失效分析键合工艺质量控制分类1.目检

2.推球

3.拉线4.第二焊点拉线5.化学腐蚀

键合工艺质量控制目检missing

wire：键合丝未键合

broken

wire：断丝

misbond：键合点

bad

loop：线型非标

lifted

bond：金球脱落

second

bond

impression：第二个键合点压痕

weak/smashed

bond：弱/过键合

pad/lead

bond

placement:键合点错误

foreign

metter:有外来物

die

damage:晶粒损伤键合工艺质量控制推球键合工艺质量控制推球键合工艺质量控制推球键合工艺质量控制推球键合工艺质量控制拉线键合工艺质量控制拉线键合工艺质量控制第二焊点拉线键合工艺质量控制第二焊点拉线键合工艺质量控制化学腐蚀IMCCrack失效模式及原因IMC:金属间的化合物。打线时当金球与铝基岛相接触时，由于高温它们之间会产生化学作用，形成一些金铝化合物，且随着时间的增长会产生更多Au-Al化合物.Au和Al结合之初会形成１种IMC,之后会逐渐形成多种IMC(目前可见最多5种).－当Al表面清洁或氧化层的厚度<10nm，扩散率：Au>Al.－当Au-Al化合物逐渐形成后会慢慢扩散。AuBallAu5Al2AlPadAuBallAu5Al2Au2AlAlPadAuBallAu5Al2Au2AlAuAl2AlPadAuBallAu4AlAu5Al2Au2AlAuAlAuAl2AlPadTemperature/TimeIMCGrowth失效模式及原因IMCCrack为什么会在打线后出现IMC?－产生波能量－摩擦力Chip劈刀流动方向与流动方向相反的力与流动方向相反的摩擦力大量扩散区

小范围扩散区T=0A/mold失效模式及原因IMCCrack影响IMC形成的因素：－打线时间－电热能－温度（时间越长，温度越高，IMC/连接阻抗的厚度越大）T=0T=1T=2T=3T=4T=5T=6T=7T=8Inter-metallicCompoundCoverageT=0PreconT=168T=336T=504T=672T=840T=1008IMCCoverage/C/R%失效模式及原因IMCCrackT=0T=1T=2T=3T=4T=5T=7T=7T=8Inter-metallicCompoundCoverageWhere,Wiredia.:25um,FAB:45um,Peco3.8milcapillary,W/bonder:ASMAB339(Force:18gf/Power:24mW)T=0PreconT=168T=336T=504T=672T=840T=1008IMCCoverage/C/R%Where, 1.Appliedthesamebondconditioninabove.2.Reliabilitycondition:Drybake@125’C/24hrs+Precon(L3w/3Xreflow@260’C+HTS@175’CWirePullStrengthContactResistance失效模式及原因IMCCrack如何减少IMC的形成？１、使用Au-Pd引线－加入Pd可以起到阻隔Au、Al之间的结合，以减少IMC的形成－扩散率：Au-Pd<Au２、修改打线参数设置－在其他条件不变的情况下，H较小的金球具有更大的球剪应力(BST).在高温储存测试后，情况也是如此。－时间越长，BST越大，IMC的面积就越大失效模式及原因IMCCrack３、劈刀：劈刀的斜切角越大，IMC的面积就越大４、封装的设计－不同的膨胀系数(CTE)，会导致封装体扭曲变形－在既定的材料(BOM)下，需控制Compound/Die/PCB或L/F的厚度conventionalRICADesired失效模式及原因IMCCrackCause:1、引线框表面异常2、管脚松动3、参数设置不当4、劈刀没装好失效模式及原因焊点松脱Cause:1、劈刀未装好2、基岛松动3、参数设置不当4、烧球不良失效模式及原因“高尔夫”Cause:1、金球未完全熔化2、劈刀未装好3、参数设置不当失效模式及原因引线偏离球的中心位置Cause:1、球焊参数太大，导致劈刀直接碰到压区表面2、金球太小3、劈刀不良失效模式及原因弹坑Cause:1、操作不当2、金丝损伤3、劈刀不良失效模式及原因尾丝超出压区

--金球太大

--劈刀不良颈部折断--劈刀不良失效模式及原因超出压区&颈部折断失效模式及原因失效模式及原因失效模式及原因1、芯片压区的铝层厚度防止弹坑球焊要求压区铝层厚度3um以上楔焊要求压区铝层厚度5um以上2、芯片压区尺寸防止压偏、短路球焊压区尺寸至少是金丝线径3～6倍（如50um金丝，压区约150um～300um