在微電子封裝領域，微組裝技術因其微型化,、高集成度和高可靠性的特點而備受關注,。特別是在微波組件的制造過程中,，金絲鍵合作為連接微電子器件的關鍵技術，其質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品的可靠性和微波特性,，對整個微波組件的性能起著至關重要的作用,。因此，深入分析金絲鍵合工藝的影響因素,，并優(yōu)化鍵合參數(shù),，對于提升微波組件的整體性能和可靠性具有重大意義。

本文科準測控小編旨在探討金絲鍵合工藝中的關鍵影響因素,，并通過實驗研究來確定最佳的鍵合參數(shù),。通過對25μm金絲進行的鍵合實驗和拉力測試，我們收集了大量實驗數(shù)據(jù),，并確保所有測量結(jié)果均符合軍標GJB548B-2005的要求,。這些數(shù)據(jù)不僅驗證了金絲鍵合工藝的可靠性，而且為實際生產(chǎn)提供了寶貴的參考和指導,。

一,、金絲鍵合簡介

鍵合是一種在接頭處施加壓力、機械振動,、電能或熱能等不同形式能量,，以實現(xiàn)連接的方法，它屬于壓力焊接的范疇,。在這一過程中,，金屬本身不會熔化，但在連接界面之間會發(fā)生原子擴散現(xiàn)象,，表明連接面已經(jīng)達到了足以產(chǎn)生原子間結(jié)合力的接近程度,。直接將未封裝的半導體裸芯片安裝到微波多芯片組件（MCM）的基板上，標志著微組裝技術邁出了重要的一步,。在裸芯片的互連過程中,，鍵合技術是組裝MCM的核心環(huán)節(jié)。通過熱壓,、超聲或熱超聲等技術,，將鋁絲或金絲鍵合或點焊到裸芯片和基板的對應焊盤上。

隨著技術要求的不斷提升,，鋁絲鍵合的使用逐漸減少,，金絲鍵合已經(jīng)成為微組裝技術中的一項關鍵工藝。熱超聲鍵合作為超聲波鍵合的一種衍生技術,，通過增加熱能輸入,，融合了熱壓和超聲的優(yōu)點，特別適合于18至100微米范圍的金絲,。在本文的研究中,，我們特別選擇了25微米的金絲,，并采用熱超聲鍵合技術進行實驗和分析。

二,、金絲鍵合的分類

從鍵合工具及對引線端部的工藝處理不同可將金絲鍵 合 分 為 球 形 鍵 合 （ＢａｌｌＢｏｎｄ）和 楔 形 鍵 合（ＷｅｄｇｅＢｏｎｄ），如下圖所示,。

球形鍵合過程中,，劈刀產(chǎn)生電火花使金絲端部熔化形成球狀，球徑約為金絲直徑的2至3倍,。隨后,，劈刀下降將金球壓在焊盤上完成第一個焊點。劈刀移動至第二點,，以楔形方式完成第二個焊點,，并通過扯線使金絲斷裂。接著,，劈刀調(diào)整至適當高度,，準備下一次鍵合循環(huán)。球形鍵合適用于360°任意角度焊接,，通常使用直徑75μm以下的金絲,，適用于焊盤間距大于100μm的情況。

楔形鍵合時,，金絲通過劈刀背面的通孔,，在熱、壓力或超聲波的作用下與焊盤金屬接觸形成連接,。這是一種單向焊接工藝,，第二焊點需與第一焊點同方向。

三,、金絲鍵合質(zhì)量分析

1,、金絲質(zhì)量要求

金絲純度需達到99.99%以上。

金絲尺寸需精確,，表面需均勻且無污染,。

金絲應滿足標準的拉斷力和延展率要求。

2,、金絲直徑的影響

不同集成電路對金絲直徑有不同要求,。

本文實驗以常用的25μm金絲為例進行鍵合質(zhì)量分析。

3,、工藝參數(shù)優(yōu)化

基于經(jīng)驗確定工藝參數(shù)的范圍邊界,，確保鍵合點完整且不壓斷金絲。

在參數(shù)邊界范圍內(nèi)均勻設計實驗參數(shù)組合,，形成實驗方案,。

4,、實驗材料與方案

選取陶瓷和羅杰斯5880兩種基板板材。

芯片選用GaAs芯片,。

使用進口25μm金絲,。

根據(jù)常用鍵合類型制定實驗方案。

5,、實驗過程

每組工藝參數(shù)使用全新劈刀進行鍵合,。

鍵合后進行拉力測試，以拉力值作為參考標準,。

6,、參數(shù)組合與測試

對每個方案設計12組參數(shù)組合。

每種組合鍵合10根金絲,。

剔除因人為因素造成的不合格焊點,，如尾絲過長、焊點不完整,、金絲拱弧過低等,。

7、拉力測試與數(shù)據(jù)分析

1）檢測設備

Alpha-W260鍵合推拉力測試機

鍵合推拉力測試機是一種專用于微電子引線鍵合后焊接強度測試,、焊點與基板粘接力測試及其失效分析的動態(tài)測試儀器,，具備高速力值采集系統(tǒng)，能夠根據(jù)測試需求更換相應的測試模組,，系統(tǒng)會自動識別模組量程,，實現(xiàn)不同產(chǎn)品的靈活測試。該設備每個工位都設有獨立安全高度位和安全限速,，以防止誤操作損壞測試針頭,，具有動作迅速、準確,、適用面廣的優(yōu)勢,。它廣泛應用于半導體IC封裝、LED封裝,、光電子器件封裝,、PCBA電子組裝、汽車電子,、航空航天 等領域,，同時也適用于電子分析研究單位的失效分析以及院校的教學和研究。

2）檢測標準

按照GJB548B-2005中方法2011.1進行破壞性鍵合拉力實驗,。

3）檢測流程

a,、實驗準備

校準推拉力測試機，確保測試數(shù)據(jù)準確可靠,。

準備測試記錄表,，用于記錄測試數(shù)據(jù)和結(jié)果,。

b、設備配置

根據(jù)國際標準或工藝要求,，設定測試機參數(shù),，如測試速度和最大拉力。

調(diào)整夾具,，保證金絲正確穩(wěn)固夾持,，測試方向與金絲鍵合方向一致。

c,、樣品安裝

將待測軟基板樣品固定在測試機工作臺上，確保樣品平整穩(wěn)定,。

調(diào)整夾具使金絲居中,，保證測試精確性。

d,、實驗操作

啟動測試機,，逐漸施加拉力，模擬金絲在實際使用中的受力情況,。

觀察金絲在拉力作用下的形變和斷裂現(xiàn)象,。

記錄金絲在不同拉力下的形變情況，直至斷裂或脫落,。

e,、數(shù)據(jù)記錄與分析

記錄金絲斷裂時的最大拉力值，評估金絲鍵合強度,。

記錄金絲斷裂位置,，識別金絲鍵合的弱點。

分析數(shù)據(jù),，確定金絲鍵合的可靠性,，并提出改進措施。

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