复杂的引线键合互连工艺

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作者: [印]
出版社: 中国宇航出版社
2015-09
版次: 1
ISBN: 9787515909868
定价: 200.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 452页
字数: 705千字
正文语种: 简体中文
分类: 工程技术
  •   《复杂的引线键合互连工艺》详细介绍了引线键合互连工艺技术,从引线键合的材料、键合设备、加工工艺、质量和可靠性等方面进行了详细的论述,最后介绍了引线键合的新工艺和新应用。在《复杂的引线键合互连工艺》中,为了从材料、机器、方法学以及人力等观点描述引线键合过程,采用了一个新的信息系统和知识处理手法,同时分析和探索了在引线键合过程中达到六西格玛需要考虑的各种因素,这些因素包括设计、材料、加工处理、设备、品质测试和可靠性工程以及操作培训。   刘亚强,高级工程师,大学本科,国家劳动和社会保障部国家职业技能鉴定考评员,曾获得飞利浦公司贴片机培训。从事薄厚膜混合集成电路工艺技术的研究和生产应用,曾参与了多项国家重点项目中电子平台和电子器件的研制生产和攻关,参与获得国防科工委颁发的国家科技进步二等奖。“十五”预研课题《板极电路模块高精度、高密度组装技术》项目的负责人,进行重点型号应用电子产品的高精度、高密度组装工艺技术研究。主持完成了为兄弟部委配套电路的批量组装工艺定型及生产,对批量生产专用电路有独自的认识。 第1章1.1引线键合工艺1.1.1热超声球键合1.1.2超声楔形键合1.2球楔键合的优点1.2.1热超声球楔键合的缺点1.3铝楔形键合的优点1.3.1铝楔形键合的缺点1.4热压键合1.5三种键合工艺的比较1.6超细间距引线键合1.6.1超细间距键合中的挑战第2章引线键合的材料2.1键合引线材料的要求和性质2.1.1键合引线的要求2.1.2高电导率2.1.3高电流负载能力2.1.4高抗张强度和可控的延伸率2.1.5应力应变曲线2.1.6断裂负载2.1.7可控的延伸率2.1.8掺杂元素及其在机械性质上的影响2.1.9引线的晶粒尺寸2.1.10热膨胀系数的兼容性2.1.11引线键合加工的生产率2.1.12气密性封装的键合引线2.1.13抗腐蚀性2.1.14器件键合焊盘的尺寸2.2引线材料的选择2.2.1键合引线材料的选择2.2.2金合金对机械性能的改善2.2.3适用于细小间距应用的金引线2.2.4低拱丝高度应用的引线选择2.2.5作为键合引线材料的铝和铝合金2.2.6添加1%硅的铝2.2.7铝镁引线2.2.8金引线的替代品2.2.9铜引线2.3引线制造2.3.1金和铝键合引线的制造2.3.2金属精炼2.3.3熔化和铸造2.3.4拉制2.3.5静液力挤压2.3.6退火2.3.7缠绕和制轴2.3.8高速自动引线键合机的绕轴2.3.9键合引线的质量保证2.3.10引线的存储2.3.11保存期限2.4键合引线的质量2.4.1拉制引线的化学分析和表面清洁2.4.2铝合金中硅分布的控制2.5测试方法和规范2.5.1机械性能测试2.5.2SEM作为断裂模式分析的一个诊断工具2.5.3目检2.5.4线径测量法第3章键合设备3.1设备性能要求3.1.1键合放置精度和可重复性3.1.2焊球的控制3.1.3拱丝的控制3.1.4供料系统3.1.5程序的传递或可移植性3.1.6成品率3.1.7键合的产量3.1.8换能器技术3.1.9离线编程(OLP)3.2设备的选择和采购3.2.1定义需求3.2.2市场调研3.2.3编写采购说明3.2.4运行性能测试3.2.5撰写采购键合机的评估3.2.6怎样撰写设备要求说明书?3.2.7设备选择的优先顺序矩阵分析法3.2.8怎样使用优先顺序矩阵分析法?3.3物主成本3.3.1引线键合设备成本效益选择的标准3.3.2什么是物主成本?3.3.3CoO计算的参数3.3.4物主成本软件3.3.5物主成本分析的实用性3.4设备性能3.4.1键合机的性能评价3.4.2键合机评价队伍3.4.3键合机评价计划3.4.4引线键合机的性能评定3.4.5现存封装的加工能力3.4.6未来封装的加工能力3.4.7机器能力3.4.8机器功能3.4.9供应商的潜力和服务3.4.10来自工厂各级职员的评价3.4.11得分调查表3.4.12决策3.5设备维护3.5.1建立一个维护计划3.5.2待机时间3.5.3不定期停机时间3.5.4定期停机时间3.6预防性维修计划第4章加工工艺4.1工艺参数4.1.1键合参数4.1.2键合力4.1.3键合期间的超声能量4.1.4键合温度4.1.5键合时间4.1.6拱丝参数4.1.7键合焊盘的金属层4.1.8铝和铝合金4.1.9下层金属层4.1.10键合焊盘金属层的微结构4.1.11合金元素及其对键合能力的影响4.1.12键合焊盘金属层的新型铝合金4.1.13焊盘金属层的替换4.1.14金属层淀积技术4.1.15钝化刻蚀4.1.16键合焊盘污染4.1.17芯片金属层表面可键合性特征评价的方法4.1.18铝键合焊盘的硬度测量4.1.19引线框架和基板的金属层4.1.20基板金属层的加工4.1.21镀膜的形态4.1.22基板金属层的替换4.1.23基板金属层质量的特征4.1.24膜层性质对键合的影响4.1.25膜层缺陷的目检4.1.26作为工艺参数的键合引线4.1.27引线类型4.1.28引线尺寸4.1.29引线直径对结球的影响4.1.30引线直径对剪切力的影响4.1.31引线直径对断裂负载的影响4.1.32引线直径对颈部强度的影响4..133引线的一致性4.1.34引线线轴的影响4.1.35引线的表面状况4.1.36第二货源及其影响4.1.37焊球接触直径4.1.38键合工具4.1.39键合工具的选择4.1.40劈刀尺寸4.1.41劈刀顶部直径4.1.42劈刀孔及其作用4.1.43斜面直径和斜面角度4.1.44表面角度4.1.45劈刀的外部半径4.1.46劈刀的形状4.1.47细长劈刀4.1.48劈刀材料4.1.49采用CNC加工的劈刀制造4.1.50陶瓷注模(CIM)加工4.1.51陶瓷注模加工的优点4.1.52劈刀材料选择的标准4.1.53劈刀的表面加工4.1.54劈刀损伤4.1.55超声键合的楔入工具4.1.56后缘半径4.1.57楔形面4.1.58深腔键合4.1.59反向键合4.1.60引线喂料及其在键合位置上的影响4.1.61楔形工具用材料4.1.62最终表面4.1.63其他楔形工具4.1.64其他影响键合的因素4.1.65键合设备和工作台4.1.66图形识别系统4.1.67EFO一致性4.1.68引线喂料的一致性4.1.69精确的接触探测和挤压控制4.1.70同步4.1.71设置的稳定性4.1.72软件相关的程序缺陷4.1.73键合缺失检测器4.1.74加热部件4.1.75引线框架夹具4.1.76工具谐振4.1.77专用键合工具的特点4.1.78热压键合4.1.79影响COB封装的加工参数4.1.80操作人员技能4.2工艺优化4.2.1工艺优化的目的4.2.2金球键合的最优化4.2.3结球的最优化4.2.4试验的设计4.2.5铝楔形键合的最优化4.2.6最优化第二键合4.3工艺控制4.3.1键合拉力4.3.2控制图表的使用4.3.3作为可测量特征的键合拉力4.3.4创建控制图表4.3.5计算X图表和R图表参数的步骤4.3.6控制图表的说明4.3.7用键合剪切强度控制工艺4.3.8目检4.3.9金属间化合面积的测量4.3.10键合刻蚀4.3.11加工能力(Cpk)分析4.4工艺监测4.4.1监测键合响应4.4.2超声频率控制和监测4.4.3键合工具振动强度测量4.4.4电容扩音技术4.4.5阻抗测量系统4.4.6使用激光干涉法的超声波测试4.4.7使用光学传感器的楔形工具振动强度测量4.4.8负载对工具振动模式的影响4.4.9键合力监测4.4.10键合时间监测4.4.11其他键合监测技术4.4.12西门子过程监测法4.4.13温度监测4.5加工机理4.5.1超声波键合4.5.2工具对焊接强度的影响4.5.3热压的机理4.6对可键合能力的设计4.6.1芯片设计规则4.6.2焊盘设计规则4.6.3通过引线的最大容许电流4.6.4封装和组装设计指南4.6.5拱丝高度的设计4.6.6交错焊盘的布局设计4.6.7引线交叉4.6.8由于芯片位移的引线交叉4.6.9引线长度规则4.6.10键合设计和封装兼容性4.6.11键合直径偏离焊盘的百分比4.6.12为键合考虑的引线框架设计4.6.13包括键合能力的封装设计软件4.7加工问题和解决方法4.7.1焊球在键合焊盘上不粘连(键合脱离)4.7.2在引脚上焊接的不粘连(焊接脱离)4.7.3焊球在焊盘上的位置4.7.4楔形焊在引脚上的位置4.7.5引线塌陷4.7.6引线残尾4.7.7键合期间的引线断裂4.7.8拱丝紧绷4.7.9焊球畸形4.7.10球心偏离(高尔夫球杆)4.7.11露底4.7.12金属挤出4.7.13引线歪扭4.7.14线夹问题4.7.15低频运动和键合形成4.7.16劈刀堵塞4.7.17劈刀去堵4.7.18键合工具清洗的化学方法4.7.19键合焊盘和引脚框架的污染物4.7.20有机污染物
  • 内容简介:
      《复杂的引线键合互连工艺》详细介绍了引线键合互连工艺技术,从引线键合的材料、键合设备、加工工艺、质量和可靠性等方面进行了详细的论述,最后介绍了引线键合的新工艺和新应用。在《复杂的引线键合互连工艺》中,为了从材料、机器、方法学以及人力等观点描述引线键合过程,采用了一个新的信息系统和知识处理手法,同时分析和探索了在引线键合过程中达到六西格玛需要考虑的各种因素,这些因素包括设计、材料、加工处理、设备、品质测试和可靠性工程以及操作培训。
  • 作者简介:
      刘亚强,高级工程师,大学本科,国家劳动和社会保障部国家职业技能鉴定考评员,曾获得飞利浦公司贴片机培训。从事薄厚膜混合集成电路工艺技术的研究和生产应用,曾参与了多项国家重点项目中电子平台和电子器件的研制生产和攻关,参与获得国防科工委颁发的国家科技进步二等奖。“十五”预研课题《板极电路模块高精度、高密度组装技术》项目的负责人,进行重点型号应用电子产品的高精度、高密度组装工艺技术研究。主持完成了为兄弟部委配套电路的批量组装工艺定型及生产,对批量生产专用电路有独自的认识。
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    第1章1.1引线键合工艺1.1.1热超声球键合1.1.2超声楔形键合1.2球楔键合的优点1.2.1热超声球楔键合的缺点1.3铝楔形键合的优点1.3.1铝楔形键合的缺点1.4热压键合1.5三种键合工艺的比较1.6超细间距引线键合1.6.1超细间距键合中的挑战第2章引线键合的材料2.1键合引线材料的要求和性质2.1.1键合引线的要求2.1.2高电导率2.1.3高电流负载能力2.1.4高抗张强度和可控的延伸率2.1.5应力应变曲线2.1.6断裂负载2.1.7可控的延伸率2.1.8掺杂元素及其在机械性质上的影响2.1.9引线的晶粒尺寸2.1.10热膨胀系数的兼容性2.1.11引线键合加工的生产率2.1.12气密性封装的键合引线2.1.13抗腐蚀性2.1.14器件键合焊盘的尺寸2.2引线材料的选择2.2.1键合引线材料的选择2.2.2金合金对机械性能的改善2.2.3适用于细小间距应用的金引线2.2.4低拱丝高度应用的引线选择2.2.5作为键合引线材料的铝和铝合金2.2.6添加1%硅的铝2.2.7铝镁引线2.2.8金引线的替代品2.2.9铜引线2.3引线制造2.3.1金和铝键合引线的制造2.3.2金属精炼2.3.3熔化和铸造2.3.4拉制2.3.5静液力挤压2.3.6退火2.3.7缠绕和制轴2.3.8高速自动引线键合机的绕轴2.3.9键合引线的质量保证2.3.10引线的存储2.3.11保存期限2.4键合引线的质量2.4.1拉制引线的化学分析和表面清洁2.4.2铝合金中硅分布的控制2.5测试方法和规范2.5.1机械性能测试2.5.2SEM作为断裂模式分析的一个诊断工具2.5.3目检2.5.4线径测量法第3章键合设备3.1设备性能要求3.1.1键合放置精度和可重复性3.1.2焊球的控制3.1.3拱丝的控制3.1.4供料系统3.1.5程序的传递或可移植性3.1.6成品率3.1.7键合的产量3.1.8换能器技术3.1.9离线编程(OLP)3.2设备的选择和采购3.2.1定义需求3.2.2市场调研3.2.3编写采购说明3.2.4运行性能测试3.2.5撰写采购键合机的评估3.2.6怎样撰写设备要求说明书?3.2.7设备选择的优先顺序矩阵分析法3.2.8怎样使用优先顺序矩阵分析法?3.3物主成本3.3.1引线键合设备成本效益选择的标准3.3.2什么是物主成本?3.3.3CoO计算的参数3.3.4物主成本软件3.3.5物主成本分析的实用性3.4设备性能3.4.1键合机的性能评价3.4.2键合机评价队伍3.4.3键合机评价计划3.4.4引线键合机的性能评定3.4.5现存封装的加工能力3.4.6未来封装的加工能力3.4.7机器能力3.4.8机器功能3.4.9供应商的潜力和服务3.4.10来自工厂各级职员的评价3.4.11得分调查表3.4.12决策3.5设备维护3.5.1建立一个维护计划3.5.2待机时间3.5.3不定期停机时间3.5.4定期停机时间3.6预防性维修计划第4章加工工艺4.1工艺参数4.1.1键合参数4.1.2键合力4.1.3键合期间的超声能量4.1.4键合温度4.1.5键合时间4.1.6拱丝参数4.1.7键合焊盘的金属层4.1.8铝和铝合金4.1.9下层金属层4.1.10键合焊盘金属层的微结构4.1.11合金元素及其对键合能力的影响4.1.12键合焊盘金属层的新型铝合金4.1.13焊盘金属层的替换4.1.14金属层淀积技术4.1.15钝化刻蚀4.1.16键合焊盘污染4.1.17芯片金属层表面可键合性特征评价的方法4.1.18铝键合焊盘的硬度测量4.1.19引线框架和基板的金属层4.1.20基板金属层的加工4.1.21镀膜的形态4.1.22基板金属层的替换4.1.23基板金属层质量的特征4.1.24膜层性质对键合的影响4.1.25膜层缺陷的目检4.1.26作为工艺参数的键合引线4.1.27引线类型4.1.28引线尺寸4.1.29引线直径对结球的影响4.1.30引线直径对剪切力的影响4.1.31引线直径对断裂负载的影响4.1.32引线直径对颈部强度的影响4..133引线的一致性4.1.34引线线轴的影响4.1.35引线的表面状况4.1.36第二货源及其影响4.1.37焊球接触直径4.1.38键合工具4.1.39键合工具的选择4.1.40劈刀尺寸4.1.41劈刀顶部直径4.1.42劈刀孔及其作用4.1.43斜面直径和斜面角度4.1.44表面角度4.1.45劈刀的外部半径4.1.46劈刀的形状4.1.47细长劈刀4.1.48劈刀材料4.1.49采用CNC加工的劈刀制造4.1.50陶瓷注模(CIM)加工4.1.51陶瓷注模加工的优点4.1.52劈刀材料选择的标准4.1.53劈刀的表面加工4.1.54劈刀损伤4.1.55超声键合的楔入工具4.1.56后缘半径4.1.57楔形面4.1.58深腔键合4.1.59反向键合4.1.60引线喂料及其在键合位置上的影响4.1.61楔形工具用材料4.1.62最终表面4.1.63其他楔形工具4.1.64其他影响键合的因素4.1.65键合设备和工作台4.1.66图形识别系统4.1.67EFO一致性4.1.68引线喂料的一致性4.1.69精确的接触探测和挤压控制4.1.70同步4.1.71设置的稳定性4.1.72软件相关的程序缺陷4.1.73键合缺失检测器4.1.74加热部件4.1.75引线框架夹具4.1.76工具谐振4.1.77专用键合工具的特点4.1.78热压键合4.1.79影响COB封装的加工参数4.1.80操作人员技能4.2工艺优化4.2.1工艺优化的目的4.2.2金球键合的最优化4.2.3结球的最优化4.2.4试验的设计4.2.5铝楔形键合的最优化4.2.6最优化第二键合4.3工艺控制4.3.1键合拉力4.3.2控制图表的使用4.3.3作为可测量特征的键合拉力4.3.4创建控制图表4.3.5计算X图表和R图表参数的步骤4.3.6控制图表的说明4.3.7用键合剪切强度控制工艺4.3.8目检4.3.9金属间化合面积的测量4.3.10键合刻蚀4.3.11加工能力(Cpk)分析4.4工艺监测4.4.1监测键合响应4.4.2超声频率控制和监测4.4.3键合工具振动强度测量4.4.4电容扩音技术4.4.5阻抗测量系统4.4.6使用激光干涉法的超声波测试4.4.7使用光学传感器的楔形工具振动强度测量4.4.8负载对工具振动模式的影响4.4.9键合力监测4.4.10键合时间监测4.4.11其他键合监测技术4.4.12西门子过程监测法4.4.13温度监测4.5加工机理4.5.1超声波键合4.5.2工具对焊接强度的影响4.5.3热压的机理4.6对可键合能力的设计4.6.1芯片设计规则4.6.2焊盘设计规则4.6.3通过引线的最大容许电流4.6.4封装和组装设计指南4.6.5拱丝高度的设计4.6.6交错焊盘的布局设计4.6.7引线交叉4.6.8由于芯片位移的引线交叉4.6.9引线长度规则4.6.10键合设计和封装兼容性4.6.11键合直径偏离焊盘的百分比4.6.12为键合考虑的引线框架设计4.6.13包括键合能力的封装设计软件4.7加工问题和解决方法4.7.1焊球在键合焊盘上不粘连(键合脱离)4.7.2在引脚上焊接的不粘连(焊接脱离)4.7.3焊球在焊盘上的位置4.7.4楔形焊在引脚上的位置4.7.5引线塌陷4.7.6引线残尾4.7.7键合期间的引线断裂4.7.8拱丝紧绷4.7.9焊球畸形4.7.10球心偏离(高尔夫球杆)4.7.11露底4.7.12金属挤出4.7.13引线歪扭4.7.14线夹问题4.7.15低频运动和键合形成4.7.16劈刀堵塞4.7.17劈刀去堵4.7.18键合工具清洗的化学方法4.7.19键合焊盘和引脚框架的污染物4.7.20有机污染物
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