微电子引线键合（原书第3版）

作者: [美] 乔治·哈曼（George Harman）

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2022-05

版次: 1

ISBN: 9787111697091

定价: 168.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 336页

字数: 420千字

分类: 工程技术

6 张插图图片

12人买过

《微电子引线键合（原书第3版）》翻译自乔治哈曼（George Harman）教授的著作Wire Bonding in Microelectronics（3rd Edition），系统总结了过去70年引线键合技术的发展脉络和*新成果，并对未来的发展趋势做出了展望。主要内容包括：超声键合系统与技术、键合引线的冶金学特性、引线键合测试方法、引线键合金属界面反应、键合焊盘镀层及键合可靠性、清洗、引线键合中的力学问题等，*后讨论了先进引线键合技术、铜/低介电常数器件—键合与封装、引线键合工艺建模与仿真。
本书适合从事微电子芯片封装技术以及专业从事引线键合技术研究的工程师、科研人员和技术人员阅读，也可作为高等院校微电子封装工程专业的高年级本科生、研究生和教师的教材和参考书。作者简介

乔治·哈曼（George Harman）是美国国家标准和技术研究所（NIST）一名退休研究员，于美国弗吉尼亚理工学院取得物理学学士学位，于美国马里兰大学取得物理学硕士学位（1959）。哈曼是国际微电子组装与封装协会（IMAPS）的前任主席（1995—1996）和美国电气电子工程师学会组件封装与制造技术学会（IEEECPMT）委员会前任主席（1988—2002），并且作为国际半导体技术发展路线图（ITRS）的组装和封装委员会的成员超过10年。

哈曼被广泛认为是世界上引线键合方面的权威人士，他发表了60多篇论文，出版了3本关于引线键合的书籍，拥有4项专利，30年间在世界各地开设了大约1000学时关于引线键合的短期课程。哈曼在美国国内和国际上都获得了许多奖项，截至本书英文版出版时，*近的获奖是IMAPS“终身成就奖”（2006）和IEEE“元器件、封装和制造技术现场奖”（2009）。目　录

译者序

原书前言

作者简介

第1章　技术概论1

1.1　楔形和球形键合机操作2

1.2　如何解决键合问题5

1.2.1　哪些材料可以进行超声键合5

1.2.2　新键合系统的可键合性和可靠性7

1.2.3　引线键合的特殊用途9

参考文献9

第2章　超声键合系统与技术10

2.1　引言10

2.2　超声换能器及键合工具的振动模式10

2.3　超声键合的形成（经验描述）16

2.3.1　超声与热超声键合过程简述20

2.4　高频超声能量键合23

2.5　键合过程（实时）监控25

2.6　引线键合技术26

2.6.1　热压键合26

2.6.2　超声楔形键合27

2.6.3　热超声球形键合与楔形键合28

2.6.4　新型/不同的引线键合技术28

2.7　细引线键合技术的演变30

2.7.1　薄带线键合30

2.7.2　平行间隙电极焊和镊子焊接32

2.8　引线键合的替代技术（倒装芯片和载带自动键合）33

2.8.1　倒装芯片33

2.8.2　载带自动键合34

2.9　引线键合技术：比较和未来方向35

参考文献37

第3章　键合引线的冶金学特性41

3.1　引言41

3.2　键合引线的应力-应变特性41

3.3　键合引线的存储寿命老化42

3.4　键合金丝的综述47

3.5　超声楔形键合用铝丝49

3.6　引线及金属层硬度50

3.7　EFO极性的影响50

3.8　键合引线的疲劳性能51

3.9　球形键合用的铜丝54

3.10　导线烧断（熔断）55

3.10.1　键合引线55

3.10.2　印制电路板（PCB）及多芯片模组（MCM）导电线路的允许

电流59

附录3A　键合引线、键合试验的ASTM标准和规范清单59

附录3B　铜丝键合是金丝键合的低成本解决方案吗59

参考文献62

第4章　引线键合测试64

4.1　引言64

4.2　破坏性键合拉力测试65

4.2.1　键合拉力测试的变量65

4.2.2　剥离测试（镊子拉拔）68

4.2.3　失效预测—基于拉力测试数据69

4.2.4　引线性能和键合工艺对拉力的影响69

4.2.5　引线伸长对拉力的影响72

4.3　焊球-剪切测试75

4.3.1　引言75

4.3.2　测试仪器75

4.3.3　手动剪切探头77

4.3.4　焊球-剪切测试的影响因素78

4.3.5　焊球剪切力与键合区域的关系82

4.3.6　金-铝金属间化合物对剪切力的影响86

4.3.7　拉拔测试、撬杠测试、翻转测试及其他测试87

4.3.8　焊球-剪切测试与键合点拉力测试的对比88

4.3.9　焊球-剪切测试的应用88

4.3.10　楔形键合点的剪切测试91

4.3.11　焊球-剪切测试标准93

4.4　球形和楔形键合点评估94

4.5　热应力试验可靠性评估94

4.6　未来面临的问题95

附录4A　焊球-剪切测试的典型失效模式96

附录4B　非破坏性键合拉力测试97

4B.1　引言97

4B.2　NDPT的冶金学和统计学解释98

4B.3　由NDPT引起的冶金性能缺陷99

4B.4　NDPT的局限性100

4B.5　关键航天应用中NDPT的现状101

参考文献102

第5章　金-铝金属间化合物及其他金属界面反应105

5.1　金-铝金属间化合物的形成及经典的引线键合失效105

5.1.1　概述105

5.1.2　金-铝体系中金属间化合物的形成106

5.1.3　经典金-铝化合物失效模式111

5.1.4　材料转换的金-铝界面116

5.1.5　扩散抑制剂和阻挡层的作用117

5.2　杂质加速金-铝键合失效118

5.2.1　卤素的影响119

5.2.2　去除或避免卤素污染的建议122

5.2.3　环氧树脂非卤素气体排出导致的键合失效122

5.2.4　绿色环保模塑料123

5.3　非金-铝键合界面123

5.3.1　铝-铜引线键合123

5.3.2　含铜的铝键合焊盘125

5.3.3　铜-金引线键合系统126

5.3.4　钯-金和钯-铝引线键合系统127

5.3.5　银-铝引线键合系统129

5.3.6　铝-镍引线键合系统130

5.3.7　金-金、铝-铝、金-银，以及某些不常用的单金属键合系统131

附录5A　焊接不良的金-铝引线键合的快速失效134

附录5B　金-铝球形键合的热退化136

附录5C　键合相关的腐蚀反应139

参考文献141

第6章　键合焊盘镀层技术及可靠性147

6-A　镀金层杂质和状态导致的键合失效147

6-A.1　镀金层147

6-A.2　特定的电镀杂质149

6-A.3　镀膜层中氢气渗入151

6-A.3.1　电阻漂移151

6-A.4　金膜层内部/表面金属杂质引发的失效152

6-A.4.1　概述152

6-A.4.2　镍153

6-A.4.3　铜154

6-A.4.4　铬155

6-A.4.5　钛155

6-A.4.6　锡155

6-A.5　镀金层标准156

6-A.5.1　关于可靠镀金层的建议156

6-A.6　自催化化学镀金157

6-A.7　非金镀层157

参考文献158

6-B　镍基镀层160

6-B.1　背景介绍160

6-B.2　化学镀工艺161

6-B.2.1　镀镍工艺163

6-B.2.2　镀钯工艺164

6-B.2.3　镀金工艺164

6-B.3　键合焊盘镀层—引线键合工艺窗口与可靠性166

6-B.3.1　镍/金层166

6-B.3.2　镍/钯/金层169

6-B.3.3　镍/钯层172

6-B.4　等离子体清洗175

6-B.5　可直接键合的铜层176

参考文献177

第7章　清洗179

7.1　引言179

7.1.1　分子级清洗方法181

7.1.2　紫外线-臭氧清洗182

7.1.3　等离子体清洗185

7.1.4　等离子体清洗机理187

7.1.5　分子级和溶剂清洗方法评估188

7.1.6　分子级清洗方法的问题190

7.1.7　抛光191

7.2　不同键合技术对表面污染的敏感性192

附录7A　等离子体清洗造成的电路损伤194

参考文献195

第8章　引线键合中的力学问题198

8.1　弹坑198

8.1.1　引言
内容简介:
《微电子引线键合（原书第3版）》翻译自乔治哈曼（George Harman）教授的著作Wire Bonding in Microelectronics（3rd Edition），系统总结了过去70年引线键合技术的发展脉络和*新成果，并对未来的发展趋势做出了展望。主要内容包括：超声键合系统与技术、键合引线的冶金学特性、引线键合测试方法、引线键合金属界面反应、键合焊盘镀层及键合可靠性、清洗、引线键合中的力学问题等，*后讨论了先进引线键合技术、铜/低介电常数器件—键合与封装、引线键合工艺建模与仿真。
本书适合从事微电子芯片封装技术以及专业从事引线键合技术研究的工程师、科研人员和技术人员阅读，也可作为高等院校微电子封装工程专业的高年级本科生、研究生和教师的教材和参考书。
作者简介:
作者简介

乔治·哈曼（George Harman）是美国国家标准和技术研究所（NIST）一名退休研究员，于美国弗吉尼亚理工学院取得物理学学士学位，于美国马里兰大学取得物理学硕士学位（1959）。哈曼是国际微电子组装与封装协会（IMAPS）的前任主席（1995—1996）和美国电气电子工程师学会组件封装与制造技术学会（IEEECPMT）委员会前任主席（1988—2002），并且作为国际半导体技术发展路线图（ITRS）的组装和封装委员会的成员超过10年。

哈曼被广泛认为是世界上引线键合方面的权威人士，他发表了60多篇论文，出版了3本关于引线键合的书籍，拥有4项专利，30年间在世界各地开设了大约1000学时关于引线键合的短期课程。哈曼在美国国内和国际上都获得了许多奖项，截至本书英文版出版时，*近的获奖是IMAPS“终身成就奖”（2006）和IEEE“元器件、封装和制造技术现场奖”（2009）。
目录:
目　录

译者序

原书前言

作者简介

第1章　技术概论1

1.1　楔形和球形键合机操作2

1.2　如何解决键合问题5

1.2.1　哪些材料可以进行超声键合5

1.2.2　新键合系统的可键合性和可靠性7

1.2.3　引线键合的特殊用途9

参考文献9

第2章　超声键合系统与技术10

2.1　引言10

2.2　超声换能器及键合工具的振动模式10

2.3　超声键合的形成（经验描述）16

2.3.1　超声与热超声键合过程简述20

2.4　高频超声能量键合23

2.5　键合过程（实时）监控25

2.6　引线键合技术26

2.6.1　热压键合26

2.6.2　超声楔形键合27

2.6.3　热超声球形键合与楔形键合28

2.6.4　新型/不同的引线键合技术28

2.7　细引线键合技术的演变30

2.7.1　薄带线键合30

2.7.2　平行间隙电极焊和镊子焊接32

2.8　引线键合的替代技术（倒装芯片和载带自动键合）33

2.8.1　倒装芯片33

2.8.2　载带自动键合34

2.9　引线键合技术：比较和未来方向35

参考文献37

第3章　键合引线的冶金学特性41

3.1　引言41

3.2　键合引线的应力-应变特性41

3.3　键合引线的存储寿命老化42

3.4　键合金丝的综述47

3.5　超声楔形键合用铝丝49

3.6　引线及金属层硬度50

3.7　EFO极性的影响50

3.8　键合引线的疲劳性能51

3.9　球形键合用的铜丝54

3.10　导线烧断（熔断）55

3.10.1　键合引线55

3.10.2　印制电路板（PCB）及多芯片模组（MCM）导电线路的允许

电流59

附录3A　键合引线、键合试验的ASTM标准和规范清单59

附录3B　铜丝键合是金丝键合的低成本解决方案吗59

参考文献62

第4章　引线键合测试64

4.1　引言64

4.2　破坏性键合拉力测试65

4.2.1　键合拉力测试的变量65

4.2.2　剥离测试（镊子拉拔）68

4.2.3　失效预测—基于拉力测试数据69

4.2.4　引线性能和键合工艺对拉力的影响69

4.2.5　引线伸长对拉力的影响72

4.3　焊球-剪切测试75

4.3.1　引言75

4.3.2　测试仪器75

4.3.3　手动剪切探头77

4.3.4　焊球-剪切测试的影响因素78

4.3.5　焊球剪切力与键合区域的关系82

4.3.6　金-铝金属间化合物对剪切力的影响86

4.3.7　拉拔测试、撬杠测试、翻转测试及其他测试87

4.3.8　焊球-剪切测试与键合点拉力测试的对比88

4.3.9　焊球-剪切测试的应用88

4.3.10　楔形键合点的剪切测试91

4.3.11　焊球-剪切测试标准93

4.4　球形和楔形键合点评估94

4.5　热应力试验可靠性评估94

4.6　未来面临的问题95

附录4A　焊球-剪切测试的典型失效模式96

附录4B　非破坏性键合拉力测试97

4B.1　引言97

4B.2　NDPT的冶金学和统计学解释98

4B.3　由NDPT引起的冶金性能缺陷99

4B.4　NDPT的局限性100

4B.5　关键航天应用中NDPT的现状101

参考文献102

第5章　金-铝金属间化合物及其他金属界面反应105

5.1　金-铝金属间化合物的形成及经典的引线键合失效105

5.1.1　概述105

5.1.2　金-铝体系中金属间化合物的形成106

5.1.3　经典金-铝化合物失效模式111

5.1.4　材料转换的金-铝界面116

5.1.5　扩散抑制剂和阻挡层的作用117

5.2　杂质加速金-铝键合失效118

5.2.1　卤素的影响119

5.2.2　去除或避免卤素污染的建议122

5.2.3　环氧树脂非卤素气体排出导致的键合失效122

5.2.4　绿色环保模塑料123

5.3　非金-铝键合界面123

5.3.1　铝-铜引线键合123

5.3.2　含铜的铝键合焊盘125

5.3.3　铜-金引线键合系统126

5.3.4　钯-金和钯-铝引线键合系统127

5.3.5　银-铝引线键合系统129

5.3.6　铝-镍引线键合系统130

5.3.7　金-金、铝-铝、金-银，以及某些不常用的单金属键合系统131

附录5A　焊接不良的金-铝引线键合的快速失效134

附录5B　金-铝球形键合的热退化136

附录5C　键合相关的腐蚀反应139

参考文献141

第6章　键合焊盘镀层技术及可靠性147

6-A　镀金层杂质和状态导致的键合失效147

6-A.1　镀金层147

6-A.2　特定的电镀杂质149

6-A.3　镀膜层中氢气渗入151

6-A.3.1　电阻漂移151

6-A.4　金膜层内部/表面金属杂质引发的失效152

6-A.4.1　概述152

6-A.4.2　镍153

6-A.4.3　铜154

6-A.4.4　铬155

6-A.4.5　钛155

6-A.4.6　锡155

6-A.5　镀金层标准156

6-A.5.1　关于可靠镀金层的建议156

6-A.6　自催化化学镀金157

6-A.7　非金镀层157

参考文献158

6-B　镍基镀层160

6-B.1　背景介绍160

6-B.2　化学镀工艺161

6-B.2.1　镀镍工艺163

6-B.2.2　镀钯工艺164

6-B.2.3　镀金工艺164

6-B.3　键合焊盘镀层—引线键合工艺窗口与可靠性166

6-B.3.1　镍/金层166

6-B.3.2　镍/钯/金层169

6-B.3.3　镍/钯层172

6-B.4　等离子体清洗175

6-B.5　可直接键合的铜层176

参考文献177

第7章　清洗179

7.1　引言179

7.1.1　分子级清洗方法181

7.1.2　紫外线-臭氧清洗182

7.1.3　等离子体清洗185

7.1.4　等离子体清洗机理187

7.1.5　分子级和溶剂清洗方法评估188

7.1.6　分子级清洗方法的问题190

7.1.7　抛光191

7.2　不同键合技术对表面污染的敏感性192

附录7A　等离子体清洗造成的电路损伤194

参考文献195

第8章　引线键合中的力学问题198

8.1　弹坑198

8.1.1　引言

查看详情

微电子引线键合（原书第3版）

内容简介:

作者简介:

目录: