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二院201所成功破解元器件铜丝键合质量评价难题

发布时间:2019-04- 10    信息来源: 中国航天科工二院

近日,中国航天科工二院201所开创“界面分析结合显微探针法”,成功破解元器件铜丝键合质量评价难题,相对传统的激光加酸开封法,该方法步骤简便易于操作,在有效提升评价精确度的同时,可实现效率提升50%以上。此项发明专利已被国家知识产权局受理。

键合是集成电路中的一步重要工序,是把电路芯片与引线框架链接起来的操作。键合丝是半导体器件和集成电路组装时,为使芯片内电路的输入输出键合点与引线框架的内接触点之间实现电器链接而使用的微细金属丝内引线,直径规格在十几至几十微米之间,其性能直接决定了集成电路的性能。

半导体器件的键合引线通常有金丝、铜丝和铝丝3种。金丝化学性质稳定,导电性和物理延展性良好,在半导体器件的键合工艺中得到了很好的运用。由于近几年金丝的成本价格上涨较快,铜丝键合工艺已经逐渐成为半导体行业中最具发展潜力的封装技术。但是,铜丝材料自身的物理化学特性及其生产工艺还不够成熟也导致了目前铜丝键合器件的成品率和质量可靠性水平与金丝相比仍然存在一定的差距。一是铜丝容易被氧化,从而影响键合的质量;二是铜丝的硬度和屈服强度比金丝的高,键合时需要更高的超声功率与键合压力容易损伤芯片。在实际应用中,采用铜丝键合的元器件经常由于键合不良等原因失效,因此,对铜丝键合器件开展可靠性评价变得至关重要。

传统的塑封器件键合评价方法是通过开封后进行键合强度试验,但是开封过程中使用的酸极易对这些极细的铜丝键合造成损伤,影响结果的准确性。201所颠覆传统路径,开创出了利用制样镜检查键合界面剖面形貌,同时通过显微探针测试测量键合界面电阻率进行综合评定的新方法。结果准确易于判定,解决了行业内传统方法操作繁琐、易损伤器件、结果精度不高等难题。此法也同时适用于铜丝、金丝和铝丝等各类键合,具有很强的实际应用价值,有效实现了“提质增效”。(文/邝栗山、杜晴)

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