功率器件銅絲球鍵合可靠性研究.pdf

1、本文研究了功率器件中銅絲球鍵合工藝及可靠性。對(duì)銅絲球鍵合焊形球過程FAB參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。分析表明，燒球時(shí)間和燒球電流對(duì)形球質(zhì)量的影響較大。隨著燒球參數(shù)的增加，銅球直徑也相應(yīng)增加。通過對(duì)鍵合后焊點(diǎn)的外形及強(qiáng)度分析認(rèn)為，當(dāng)燒球直徑約為銅絲直徑的兩倍時(shí)能形成最佳的鍵合點(diǎn)。
　　對(duì)鍵合過程中的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定了2mil銅絲的標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)范參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著超聲功率和鍵合壓力的增加，焊點(diǎn)的剪切強(qiáng)度有所增加，不同階段的鍵合參數(shù)對(duì)鍵

2、合質(zhì)量的影響差異很大，與鍵合功率和壓力相比，鍵合時(shí)間和溫度對(duì)鍵合質(zhì)量的影響相對(duì)較小。
　　鍵合過程中超聲對(duì)金屬起軟化作用，但鍵合后由于過度變形反而使鍵合點(diǎn)的硬度高于絲線本身。鍵合過程中界面應(yīng)力最大處分布在鍵合劈刀的正下方，鍵合初期界面的摩擦使得氧化膜有效去除并增加了界面塑性變形的能力，鍵合后焊點(diǎn)強(qiáng)度一部分來源于摩擦過程中的機(jī)械咬合?；剖擎I合過程中銅球主要變形機(jī)制。
　　銅絲球鍵合點(diǎn)在老化過程中Cu-Al金屬間化合物的生長(zhǎng)呈