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聲表麵波器件內連技術
來源:黄瓜视频app下载官方污科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:2400    【收藏本頁】

 國內外SAW 器件采用的內連技術有鋁絲鍵 合、金絲楔形鍵合、金絲球焊及FC 等。對這些內連法通常采用的分析技術和可靠性檢測方法包括傳統的引 線拉力測試,對鍵合點形狀和尺寸的光學檢查,引線的結構評價,以及一種評估鍵合點金屬化程度和區域一致性的“鍵合點剝離”方法。
  鋁絲鍵合
  鋁絲鍵合是SAW 器件的內連技術中較成熟的工藝,一般采用超聲鍵合工藝。超聲鍵合是楔焊,它是一個磨擦焊接的過程。在這個過程中,兩個金屬在室溫下被壓在一起,同時在超聲下一起磨擦;在材料的鍵合麵上同時施加超聲波和壓力,超聲波振動平行於鍵合麵,壓力垂直於鍵合麵。
原則上這個工藝過程可分為兩步,即
  (1) 接觸和預變形。它在決定以後焊接過程的質量時起著很重要的作用。
  (2) 超聲階段和焊接。這一步可分為清洗、混合和擴散三個階段,盡管每個階段的長度可能由於不同的原因而有所不同,但每個焊點都經過上述的三個階段,它取決於引線組成的不同質地、表麵性質和汙染水平 。
  SAW 器件的壓電基片表麵以鋁為主,而鋁絲鍵合工藝具有不需加熱,Al2Al 係統不易受腐蝕、可保證相當好的可靠性,成本最低等優點,因此它是SAW 器件的鍵合技術中最主要的技術,成為國內外SAW 器件製作和生產廠家的首選鍵合技術。鋁絲鍵合的缺點是必須旋轉芯片和基座,使其始終處於楔焊方向,故楔焊的速度較慢;其次,它對管芯、壓塊、底板等的平整度要求很高,否則不僅使模塊的接觸熱阻增大,而且會損傷芯片,嚴重時使芯片碎裂;要保證施加合適的壓力,壓力過大,會損傷芯片。鋁 絲因其固有的抗彎曲性能差,以及設備的設置可能不當,鍵合參數、焊頭移動形式、鋁絲和劈刀的選擇等方麵的原因,導致根切問題成為鋁絲鍵合與生俱來的缺陷,也使其成為器件高可靠性要求的一大障礙。解決根切問題成為所有使用鋁絲鍵合工藝的微電子器件生產廠商麵臨的最主要課題。而在鋁絲材料方麵,幾年前已完成的測試結果表明,有一定硬度的、正常拉出的鋁絲在生產出來的6 個星期內開始變軟,特別是其拉斷力在此期間降低了5 %~15 % ,再在兩年時間裏以更慢的速度降到平衡。因此,在實際使用中,有些公司對鋁絲采用的政策是3~6 個月後就扔掉,他們寧願扔掉好的鋁絲也不願冒險使用金屬化性能已有改變的鋁絲,因為這些鋁絲會影響設備的設置和產量。
  金絲楔形鍵合
  金絲楔形鍵合一般采用熱壓鍵合工藝,它是最早用於內引線鍵合的方法,通過壓力與加熱,使接頭區產生典型的塑性變形。熱量與壓力通過毛細管形或楔形加熱工具直接或間接地以靜載或脈衝方式施加到鍵合區。該方法要求鍵合金屬表麵和鍵合環境的潔淨度十分高且隻有金絲才能保證鍵合的可靠性。但對於Au2Al 內引線鍵合係統,在焊點處極易 形成導致焊點機械強度減弱的"紫斑"缺陷。
  金絲球形鍵合
  金絲球形鍵合一般采用熱壓工藝,使金絲通過空心劈刀的毛細管穿出,然後經電弧放電使伸出部分熔化,並在表麵張力作用下形成球形,再通過劈刀將球壓焊到芯片的電極上,使金球與焊盤形成良好的接觸。雖然Au2Al 係統不是最好的,但金絲具有柔韌性好的優點,非常適合球焊工藝。由於球焊工藝不需要旋轉器件的方向使其處於焊接方向,焊接速度可以達到最快,適合於批量化生產。金絲還表現出極好的弧度形狀和周期特性,已被證實的可靠性和彈性使其在IC 工業中成為最廣泛應用的材料。球焊可形成更緊的引線弧度和短的引線距離,一旦 金球形成就不需要將劈刀進一步抬高,因此可立刻 將引線引到第二點焊接。金絲球焊有更好的重複性,因而在引線電感上變化很小。在表麵鍍金的特殊器件上,金絲鍵合更是極端可靠。但在高溫條件下,金絲要吸收輻射能,致使其不穩定,特別在外太空應用中更是一個問題。為了防止成球時不希望的 斷裂產生,用於球焊的金絲通常要退火,也會摻入鈹、鈣和其他專有物質使其穩定。有數據表明,半導體器件中Au/ Al 鍵合在200 ℃下700 h 後出現失 效,原因是形成金屬間化合物;同時發射空位,空位聚集成克氏空洞,減小有效通電麵積,從而增加接觸電阻率。SAW 器件的使用溫度為- 40~ + 150 ℃,至於在高溫條件下器件使用的可靠性,還需進一步的試驗、收集相關的數據。
  倒裝焊
   倒裝焊( FC) 技術采用在芯片表麵或管殼上的連接點植球,再將芯片倒裝的方法。由於FC技術可更大限度地縮小器件的尺寸,滿足了器件向小型 化、集成化方向發展的需要 。另一方麵, FC 技術 製作的器件電感和電容值較低,其性能優於表麵貼裝技術(SMT) 、柔性板上組裝技術(COF) 或微球柵麵陣列(BGA) ,因此從誕生之日起就獲得了快速的發展。由於FC 的進步,SAW 器件也具備了向芯片級封裝(CSP) 發展的條件,這為SAW 器件在批量化生產中的可靠性提供了更好的保障。同時由於手機等通訊終端產品不斷向小型化、多功能化發展,FC 技術製作的SAW 器件可更順利地進入民用通訊領域,擴大了應用範圍。FC 技術的關鍵技術是植球和下填充物,植球是為了連通芯片與管座的內引腳,而下填充物的主要作用是消除芯片和底座間的熱膨脹差異造成的不良影響。早期的焊料幾乎都含鉛,隨著國際社會廣泛要求的環保化,焊料向無鉛化發展已勢在必行,這意味著將同時麵對無鉛SMT 和倒裝芯片的挑戰。目前采用的浸銀技術可能會是成功使產品無鉛化的一個關鍵步驟。