半導(dǎo)體器件中的鍵合工藝材料主要采用Au、Al、Cu及Ag四種金屬作為引線,從而實現(xiàn)芯片與引出端的電氣互聯(lián)。在軍工、宇航等高可靠性半導(dǎo)體器件中的引線材料主要是以Au及Al為主,Cu及Ag作為鍵合材料在半導(dǎo)器件封裝中同樣應(yīng)用廣泛。Au線,廣泛引用熱壓鍵合及熱超聲鍵合工藝中,適用于各類半導(dǎo)體器件芯片的互聯(lián)要求,是目前應(yīng)用最廣的鍵合材料。
鍵合引線的力學性能評價方法
鍵合引線的電性能、熱性能的評價主要取決于鍵合引線的材料,而力學性能的評價可以按JESD22-B116A-2009(引線鍵合剪切試驗方法)及MIL-STD-883K方法2011.9(鍵合拉力)進行。其中JESD22-B116A-2009覆蓋了直徑(18μm~76μm或0.7mil~3mil)制成的球形鍵合和用直徑較大(至少3mil)制成的楔形鍵,此類鍵合常用于集成電路和混合微電子組件。該方法屬于破壞性試驗,用于工藝控制和質(zhì)量保證,適用于當球高度至少10.16μm或0.4mil的球形鍵合或鍵合高度至少1.25mils焊接區(qū)域的楔形鍵合。
鍵合剪切就是利用推刀去剪切鍵合點,使其與鍵合焊盤分離的過程。分離時所需的力稱作鍵合剪切力。球形鍵合的鍵合點剪切分離模式共有6種類型,其中類型4及類型5屬于無效模式,應(yīng)將這些數(shù)據(jù)剔除外。
1.鍵合點分離
2.鍵合點切斷
3.凹坑
4.鍵合工具與鍵合面接觸
5.跳剪
6.鍵合焊盤部分分離
鍵合剪切試驗之前應(yīng)對焊盤鍵合進行檢查,尤其是塑封集成電路,因為采用濕式化學或干法刻蝕開封后,鍵合表面的金屬化合物因蝕刻而缺失或存在顯著的化學腐蝕現(xiàn)象,所以在鍵合焊盤上,有顯著化學腐蝕或無金屬化區(qū)的鍵合點,不應(yīng)進行剪切試驗。然后對所試的球形鍵合點的直徑進行測量,因為球鍵合的鍵合剪切力與球鍵合的直徑有關(guān),而且鍵合剪切力是鍵合點和鍵合面金屬化層之間金屬鍵合的一個質(zhì)量指標。
測試設(shè)備應(yīng)使用校準的負載單元或傳感器;鍵合剪切力測試儀的最大負載能力應(yīng)足以把芯片從固定位置上分離或大于規(guī)定的最小剪切力的 2 倍。設(shè)備準確度應(yīng)達到滿刻度的5%。設(shè)備應(yīng)能提供并記錄施加于芯片的剪切力,也應(yīng)能對負載提供規(guī)定的移動速率。