【半导体封装引线键合WireBond失效模式分析5300字】

半导体封装引线键合WireBond失效模式分析半导体封装引线键合WireBond失效模式分析 1 11.2生产工艺要素分析 2 2 3 51.2.5工艺参数因素 51.3线弧瞬间“弹动”与“塌线”的产生 81.1.1线弧的瞬间“弹动” 8 9 1.4.1短期改善方案一一反向打线的引用 在机器性能方面可能会造成键合错误而失效的主要问题包括以下几个方面：在机器性能方面可能会造成键合错误而失效的主要问题包括以下几个方面：原子从一个旧的金丝球钢垫到一个新的铝焊球钢垫的电子扩散运动速率也就相当于一个没有铝的金原子从一个金丝焊垫到另一个新的金丝绒焊球的电子扩散1.2生产工艺要素分析因果直接分析法(causalfactoranalysis,cfa)主要特点是通过各种因果图直接分刺性要因图或者是岩石川性要因图。它最初使用是1953年在属于日本川琦制铁(1)分清因果(2)头脑风暴法(3)20:80原则因为环境和条件的限制，不能100%有效地解决这个问题，那么紧紧地把握好20%的一个原因，就有可能直接达到80%的一个解决目标。可谓功不可没。因为在我KNS金线(AW99)TANAKA金线(GMH-2)断裂负载试验结果“塌线”次品数会不断积累，从而导致摩擦增大，是导致“塌线”的主要原因吗?所以，需要对“塌线”次品率与焊针使用次数(寿命)之间的相关性进行分析。如果两个变量之间存在精确的线性关系(-1表示负相关，1表示正相关),如果两者之间没有相关性，结果应该趋于0。如图1.1所示，可以认为焊针使用寿命与“塌线”次品率之间没有很大的相——LinearFit我们知道，键合打线遇到的很多问题都是与线弧成形(弯曲、扭转等)有关如图1.2所示，在打线过程中，影响线弧成形的典型参数有：打结高度、成形因子1、成形因子2、前一次打结长度、前一次打结参数和前一次打结角度从线弧顶部下降至第二点的速度从第二点降至第二焊点的恒速度成形因子2跨度2成形因子1打线速度数的分离，找到控制和改进的主要因素。因为需要评估6个因素，所以要进行全0154204300405046504704829.….54.++.4+-+++.0450000504500**+.50450505400-+-504-+4-500540+一→04062400…50050504 经过试验，对结果(如图1.3和1.4所示)进行检查，发现6个因子中和其KinkHeight(5,6.5)10.00033.60640.00033.88110.81930.00031.96594.02220.43120.43120.19690.00280.34300.75630.00791.25020.58240.00031.3线弧瞬间“弹动”与“塌线”的产生1.1.1线弧的瞬间“弹动”线速度设置在10根/秒，以便能够通过示波器有效地“观察”焊针在一个打线周期中的动作轨迹。如图1.5所示。“1”:焊针Z方向抬起，并形成线尾，为后续构成焊球做准备；“2”:焊针从已打好的第一根线的第二焊点位置移到将要打的下一根.线第“4”和“7”:在焊接面施加压力和超声波能量，进行焊接；焊头会在几个毫秒的时间内接触焊接面。然后焊头速度瞬间减至O并压制引线线间距(通常6-7mils)过大的话，弹动过程中可能与下方线弧接触到，有可能那么,在实际生产打线过程中，这种线弧瞬间弹动的振幅会有多大呢?下面(1)驻波能驻波.长度)中会储存一定的能量，它可由驻波的能量等价公式(公式1)计算得(公式1)T:线弧张力λ:波长π:常数Ek:可由动能公式(公式2)计算得出(公式2)p:金线密度A:金线截面积W1:线弧长度v:速度由公式(1)和(2)知，若要得出振幅Az,除了其他已知量，我们还需找出线弧张力T。(2)线弧张力分析端随之反弹一定高度，这个高度称作反冲高度。如图4.2所示。反冲高度的大小参数间的关系给出了以下公式(公式3)。(公式3)Pr:金线张力Sh:反冲高度W1:线弧长度Lh:线弧高度E:弹性模量(金)C:常数(3)线弧“弹动”的振幅于是，由公式(1)、(2)和(3)可以导出振幅公式(公式4)如下(公式4)将试验中收集的每组已知量代入公式4,即得出实验响应一振幅。我们将振线间距在95%的置信度上并无明显差异。这也进而说明上方线弧由于弹动与下方线弧短接造成“塌线”并短接的可能性。另外，从公式(4)可以分析得到影响控；而线弧高度(Ln)受封装尺寸影响，不能调控；只有线弧长度(wI)较可供了参考。总结如表1.1所示。与振幅关系反冲高度反难，受多因素影响线弧长度正可以线弧高度反(1)正向打线与反向打线正向打线相比速度较慢，生产效率低。如图1.6所示，为多堆叠封装中的引线键(2)改变下层打线方式由上一章的结论得知，通过改变线弧长度，可以影响上层线弧瞬间“弹动”这样，下层芯片金线键合的线弧高度可缩小2mil,相对增加了与上层线弧之问的层线间距进行统计比较，试验结果(如图1.8所示)显示上层线弧在振动中不会与下层线弧短接，可以避免次品产生。但是反向打线会降低设备效率(约10%),7777wirebouneingamplitudewirebouneingamplitudewirebouncingamplitude5.8125.8596.0AssuningequalvariancLpperC.Dif-1.9771Pro再详述，图1.9为改进前后的基板对比。改善后基板设计12最大线弧长度(上层)下层SSB-2;上层SSB-2下层CSP;上层BGA5引线布局经基板改进，上层线弧长度由原来的150mil减至120mil,随之线弧的塑性形变也得以改变，如图1.10所示统计比较结果，打线时线弧的弹动振幅相比之WirebouneingaaplitudeAWirebouncingamplitudeA4.6774.6914.7514.807Wireclearance_before6.0316LevelNumberMeanStdDeWirebouncingasplitudeA294.876930.2088Wire