收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向电子封装的钉头金凸点制备关键技术及其实验研究

刘曰涛  
【摘要】: 随着IC芯片技术的不断发展,芯片的规模越来越大,信号I/O数量越来越多,但封装的面积越来越小,针脚间距越来越小,使得倒装芯片凸点互连技术得到迅速发展。传统的倒装芯片封装采用含铅焊料凸点实现互连,随着绿色制造的倡导实施及金比焊料在导电率及热传导率上的优势,金凸点互连技术将逐渐成为倒装芯片封装的一种较好的解决方案。但由于国外技术的封锁,高速共面剪切断丝核心技术处于保密阶段,国内对金凸点剪切断丝机理方面的研究尚属空白。本文针对上述问题,对金凸点制作过程中的电子放电过程及影响热影响区长度的放电参数进行了分析,研究了影响剪切断丝过程的工艺参数,并基于所建立的数值分析模型进行了相关的实验研究。 为了提高金凸点剪切断丝的精度,首先需要研究金丝烧球的电子放电过程。在本文的分析中,建立了金丝与打火杆之间的放电模型,基于此放电模型,通过计算放电间隙之间的自洽电场,电子与离子的质量、动量及能量守恒方程,得出放电过程中带点粒子的密度分布,放电间隙间的电流增长及电子温度随时间变化的情况,同时得到通过等离子体传递到金丝上的热量。为了使计算结果更加精确,在计算过程中引入了适体坐标系,使数值计算时金丝的形状更加接近实际形状。对放电过程的分析为研究放电参数对金丝热影响区的影响规律提供了理论依据。 为分析放电参数对热影响区的影响规律,建立了金丝熔化成球的热传递数学模型,计算出不同的放电电流及放电时间传递到金丝上的热量,而热量的多少决定着所形成金球的大小,同时也决定着热影响区的强度及长度。分析结果表明,在形成同样大小金球的情况下,随着放电电流的增大,热影响区的长度减小。在相同的放电电流情况下,随着放电时间的增加金球的直径逐步增大,同时热影响区的长度也会逐渐增大。因此要获得较短的热影响区,需增大放电电流,减小放电时间。 劈刀剪切金丝断丝时的位置为金球与金丝的连接处,为了更好地研究剪切断丝机理,利用有限元分析软件模拟了金球的凝固过程,分析结果表明,在凝固过程开始后,柱状晶粒基于未熔金丝末端部分晶粒同质外延生长并以辐射状向金球周围延伸。各柱状晶粒的晶向略有不同,决定柱状晶晶向的主要因素为金球内部的热传递方向。金球凝固过程中内部热量散失的主要途径为热传导。 为研究劈刀剪切断丝过程中金丝的受力及塑性变形情况,使用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对金球的焊接及劈刀的剪切断丝过程进行了模拟。分析结果表明,金球焊接过程中金丝基本不受影响,即热影响区的性质不会改变。在劈刀剪切断丝过程中,金丝的最大受力点并不是劈刀与金线的接触点,而是位于接触点的前部,即塑性变形的失效点。同时调整影响剪切断丝过程的各个参数,得出剪切断丝过程的最优参数区间。 最后,对电子放电成球及剪切断丝过程了进行了实验研究。结果表明,针对于直径为25.4μm的金丝,当放电电流在25mA以上、直径设定为50.8μm时,金球在直径、圆度、对称度及表面质量等几个方面表现最佳。针对于不同的剪切速度及剪切位置,都能较好地将金丝剪切断,且共面性较好,这说明剪切速度和剪切位置对断丝的影响不大。表明若能将金球较好地焊接到基板上面且劈刀运动的方位一致,就能制作出共面性一致的钉头金凸点,验证了劈刀剪切断丝有限元模拟的正确性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN405

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 杨文建,李小平,李朝晖,邱睿;超细间距引线键合第一键合点工艺参数优化试验研究[J];半导体技术;2005年04期
2 广明安;韩雷;;超声键合过程中键合压力特性的实验研究[J];半导体技术;2006年08期
3 何田;先进封装技术的发展趋势[J];电子工业专用设备;2005年05期
4 马鑫,何小琦;集成电路内引线键合工艺材料失效机制及可靠性[J];电子工艺技术;2001年05期
5 李福泉,王春青,张晓东;倒装芯片凸点制作方法[J];电子工艺技术;2003年02期
6 何中伟;IC芯片钉头金凸点的制作技术研究[J];电子工艺技术;2005年01期
7 隆志力,韩雷,吴运新,周宏权;不同温度对热超声键合工艺连接强度的影响[J];焊接学报;2005年08期
8 李军辉,韩雷,谭建平,钟掘;热声键合界面的微观结构特性[J];中国机械工程;2005年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马学东;宋兆峰;李玲玲;;高炉热风阀阀板的长寿研究[J];鞍钢技术;2008年01期
2 刘长宏;高健;陈新;郑德涛;;引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析[J];半导体技术;2006年11期
3 崔波;;统计过程控制技术在键合工序中的应用[J];半导体技术;2009年08期
4 洪喜;续志军;李维;刘立峰;;圆拟合修正法在超声波键合机中的应用[J];半导体技术;2011年07期
5 潘华;;局部加载拉应力对圆柱薄壳焊接残余应力场分布的影响[J];宝钢技术;2008年02期
6 赵莉萍;不变嵌入法在求解移动边界问题中的应用[J];包头钢铁学院学报;1996年01期
7 陈书敏;石玉美;;变压器用散热器空气侧传热计算[J];变压器;2012年04期
8 段马力,徐钟灵,刘铁铮;热管技术在油浸式电力变压器增容改造方面的研究与应用[J];技术教育学报;1994年00期
9 王玉菡;张兢;;厚膜金丝与金导体的超声键合研究[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年05期
10 李擎,苏中,马克;识别水下物体材质的触觉传感器的研制[J];传感技术学报;1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋立新;王勇;韩涛;黎超文;;管线钢在役焊接多道焊的数值模拟[A];第五届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2009年
2 蒋立康;许国义;;春卷皮机的电热原理与设计[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第四届学术年会论文集[C];1995年
3 梁昌杰;陈方元;秦大同;;混合动力汽车热管理系统流场和温度场CFD分析[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
4 杜松;;热压超声倒装焊工艺研究[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
5 沈爱强;;无环控冷却条件下的机载雷达发射机的热设计[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
6 刘建;恩云飞;黄云;杨丹;;金铝键合寿命评价方法研究[A];2007'第十二届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2007年
7 梁昌杰;陈方元;秦大同;;混合动力汽车热管理系统流场和温度场CFD分析[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年
8 黄利琼;徐红春;;光电子器件封装中的微细倒装互连技术[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
9 程峰;杨铨让;;微波/毫米波单片封装的热传导效应[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];1999年
10 刘建勋;;电动滚筒密封装置的研究[A];中国机械工程学会物料搬运分会第四届学术年会论文集[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李战慧;超声波在键合换能系统接触界面的非线性传播机理研究[D];中南大学;2010年
2 丁文武;集成电路产业公共服务体系建设研究[D];天津大学;2011年
3 李宁;多孔建筑材料表面换热系数的风洞实验研究[D];华南理工大学;2011年
4 魏唐棣;地源热泵地下套管式埋管换热器性能研究[D];重庆大学;2001年
5 陈卓;铜闪速炉系统数值熔炼模型及反应塔炉膛内形在线仿真监测研究[D];中南大学;2002年
6 王志国;提高稠油开采注汽系统能量利用率的理论分析与试验研究[D];天津大学;2004年
7 李延军;杉木木束干燥特性的研究[D];北京林业大学;2005年
8 陈宁;液体粘性传动(HVD)技术的研究[D];浙江大学;2003年
9 关荣锋;MEMS器件设计、封装工艺及应用研究[D];华中科技大学;2005年
10 杜东兴;可压缩性及粗糙度对微细管内流动及换热特性的影响[D];清华大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张兴文;宏/微定位平台控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吕劲锋;功率晶体管封装中铜丝键合工艺的可靠性研究[D];电子科技大学;2010年
3 屈鹏;外热式坩埚TD盐浴炉的研究与改进[D];武汉理工大学;2010年
4 王瑞山;叠层芯片悬臂键合特性与规律研究[D];中南大学;2011年
5 黄义勇;航空发动机主燃油喷嘴热防护设计技术研究[D];电子科技大学;2011年
6 徐金华;锌铝合金凝固过程数值模拟及试验研究[D];南昌大学;2011年
7 曾俊;环氧封装材料的导热模拟与导热性能[D];南京航空航天大学;2010年
8 曾悠兵;导热系数测定仪若干关键技术研究[D];天津大学;2010年
9 姜艳艳;注入蒸汽在垂直井筒中的流动规律研究[D];中国石油大学;2011年
10 文雯;芯片封装用环氧树脂YX-4000固化特征及球形SiO_2对其改性研究[D];武汉纺织大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邱睿,李小平;高密度球键合质量的影响因素和解决方法[J];电子元件与材料;2003年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王水弟,蔡坚,谭智敏,胡涛,郭江华,贾松良;用于圆片级封装的金凸点研制[J];半导体技术;2004年04期
2 王立春,全刚,杨恒,罗乐;倒装芯片化学镀镍/金凸点技术[J];电子与封装;2005年04期
3 杨兵;郭大琪;;金凸点键合工艺在国产陶瓷外壳中的应用[J];电子与封装;2005年12期
4 舒平生;王玉鹏;;用于倒装芯片的晶片凸点制作工艺研究[J];电子与封装;2009年10期
5 李艳玲;牛萍娟;郭维廉;刘宏伟;贾海强;陈弘;胡海蓉;;功率型LED芯片的热超声倒装技术[J];半导体技术;2007年04期
6 王效平;集成电路凸点技术及其在微电子封装中的应用[J];微处理机;1994年01期
7 刘勇;;半导体晶圆化学镍/金UBM工艺与设备[J];电子工业专用设备;2009年12期
8 戚龙松;罗乐;;一种硅埋置型微波多芯片组件封装的电性能[J];功能材料与器件学报;2009年02期
9 李丽敏;吴运新;隆志力;;热超声倒装过程中的建模和多参量仿真[J];半导体技术;2008年02期
10 傅岳鹏;谭凯;田民波;;电子封装技术的最新进展[J];半导体技术;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘玲;徐金洲;范继长;;金凸点用于倒装焊的可靠性研究[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
2 班兆伟;秦飞;;电子封装中裂纹缺陷对温度场的影响[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
3 冯先龙;恩云飞;宋芳芳;;电子封装抗振可靠性研究综述[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
4 张衡;郭钟宁;李远波;袁聪;陈玉娇;;微细铜线键合技术的研究进展[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
5 崔岩;;无压浸渗法制备高性能SiC/Al电子封装复合材料[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 谢晓明;;高密度电子封装的最新进展和发属趋势[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
7 毕克允;;发展新型电子封装技术 提高我国电子整机装备水平[A];第七届全国印制电路学术年会论文集[C];2004年
8 王春青;李明雨;田艳红;;电子封装与组装中的微连接技术[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
9 张强;修子扬;宋美惠;武高辉;;电子封装用SiCp/Al复合材料的组织与性能[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
10 高尚通;;新型电子封装技术[A];2003中国电子制造技术论坛暨展会暨第七届SMT、SMD技术研讨会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国电子科技集团公司第43研究所 朱颂春;绿色电子封装渐成潮流[N];中国电子报;2005年
2 郭伟凯;电子封装用环氧树脂凸现商机[N];中国化工报;2003年
3 杨春;2008国际电子封装和组装技术设备展览会将在沪举办[N];电子资讯时报;2008年
4 詹国兵 陈茂军 廖晨星 兰帝文;科技引路,小配件做出大市场[N];闽北日报;2010年
5 记者 宋莉;林德开发电子封装环保技术[N];科技日报;2009年
6 王春青罗乐;封装技术日新月异 教育研究不断跟进[N];中国电子报;2008年
7 日联科技有限公司总经理 刘骏;微聚焦X射线:应用优势明显 国产设备打破垄断[N];中国电子报;2009年
8 韦公远;竹中有妙药[N];保健时报;2004年
9 实习生 王超记者 李丽云;以连接的方式改变世界、影响未来[N];科技日报;2008年
10 张驰;告别幕后英雄 打造真正的名牌[N];中国高新技术产业导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘曰涛;面向电子封装的钉头金凸点制备关键技术及其实验研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 徐步陆;电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
3 朱奇农;电子封装中表面贴装焊点的可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
4 于大全;电子封装互连无铅钎料及其界面问题研究[D];大连理工大学;2004年
5 彩霞;高密度电子封装可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
6 李福泉;钎料熔滴/焊盘瞬间接触液固反应及界面组织演变[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 徐高卫;超级计算机子系统的热管理与无线传感网3D-MCM的设计制造及热机械可靠性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
8 孙鹏;电子封装中无铅焊点的界面演化和可靠性研究[D];上海大学;2008年
9 沈腊珍;电磁屏蔽用导电聚吡咯薄膜的研究[D];天津大学;2007年
10 张波;CSP板级封装在跌落冲击载荷下的可靠性研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毕京林;分步电镀法Sn-Ag合金凸点的制备及工艺优化[D];上海交通大学;2012年
2 王瑞山;叠层芯片悬臂键合特性与规律研究[D];中南大学;2011年
3 胡永恒;铜线键合中金属焊盘键合深度研究[D];电子科技大学;2012年
4 范平平;典型电子封装结构的热动力学分析与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
5 李坤;新型阵列式发光二极管的关键工艺研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 程宝;基于激光多普勒测试劈刀稳态振动特性的实验研究[D];中南大学;2008年
7 云大钦;电子封装用低热膨胀高热导复合材料——ZrV_2O_7与ZrV_2O_7/Al复合材料制备及其基本特性研究[D];西安理工大学;2005年
8 张胜红;电子封装SnPbAg焊层热循环可靠性研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
9 聂小龙;表面组装焊点的热力行为研究[D];北京工业大学;2004年
10 杨飞;MCM集成电路和红外探照灯传热性能数值分析研究[D];大连理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026