微电子封装超声键合机理与技术

前言第1章绪论11.1新技术革命浪潮下的微电子制造11.2现代微电子制造业中的封装互连41.3微电子封装测试和可靠性101.4微电子封装互连的发展趋势121.5超声键合机理与技术研究16参考文献24第2章换能系统振动特性有限元分析252.1压电材料结构的有限元方法252.2换能系统有限元模型282.3模态分析302.4谐响应分析41参考文献43第3章换能系统多模态特性实验研究443.1测试方法443.2测试结果463.3键合工具响应振型与运动轨迹分析503.4多模态特性对键合质量的影响523.5换能系统多模态产生原因及抑制建议55参考文献59第4章换能系统优化与设计614.1基本结构尺寸计算614.2基于频率灵敏度方法的系统结构优化654.3加工与装配684.4设计实例69参考文献74第5章PZT换能系统的特性和行为755.1换能系统等效电路与电学导纳特性755.2阻抗分析仪测试换能系统的电学特性825.3加载电压对PZT压电换能器稳态电学特性的影响875.4环境温度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响905.5连接松紧度对PZT压电换能器稳态电学特性的影响935.6超声换能系统的稳态响应与速度导纳975.7超声换能系统的实际加卸载过程1005.8超声换能系统的俯仰振动1035.9劈刀的振动模态1105.10换能系统电学输入的复数表示1175.11实际引线键合过程换能系统的能量输入122参考文献125

第6章超声键合界面快速形成机理1286.1超声振动激活金属材料位错的观察1286.2原子扩散体系的激活能及快速通道机制1346.3超声界面快速扩散通道机理143参考文献146

第7章扩散键合界面强度构成与演变规律1487.1界面原子扩散层厚与微结构强度构成1487.2超声键合过程多参数与键合界面微结构演变规律1557.3超声键合系统阻抗/功率特性164参考文献175第8章热超声倒装键合界面规律与键合工具设计1768.1热超声倒装实验平台的搭建1768.2多点芯片热超声倒装键合的实现1778.3倒装凸点的热超声植球工艺探索1808.4倒装界面、键合工具、工艺的协同181参考文献183第9章倒装多界面超声传递规律与新工艺1849.1倒装二键合界面TEM特性与界面扩散1849.2倒装二界面性能分析与工艺新构思1889.3基板传能与基板植球倒装实现与传能规律1929.4热超声倒装二界面传能规律分析1959.5热超声倒装键合过程多参数影响规律198参考文献200第10章热超声倒装键合实验系统及其相关技术20110.1热超声倒装键合试验台20110.2超声在变幅杆工具中的传递20810.3超声在倒装界面间的传递过程21510.4热超声倒装键合过程监测系统22910.5键合过程监测系统数据采集和分析23710.6金凸点焊盘界面的有限元模型及其求解24410.7键合力和超声振动对键合面应力分布的影响25010.8键合强度的形成机理255参考文献263

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第11章热超声倒装键合工艺优化26611.1超声功率对热超声倒装键合的影响26611.2键合力对热超声倒装键合的影响27011.3键合时间对热超声倒装键合的影响27311.4超声作用下金凸点的变形测量27611.5热超声倒装键合的典型失效形式27911.6新型热超声倒装键合工艺的提出28211.7阶梯式键合参数加载过程对倒装键合强度的影响283参考文献291第12章引线键合过程的时频分析29312.1新的解决方案——时频分解29312.2键合压力改变对键合强度的影响29912.3劈刀松紧度影响的时频特征32112.4换能系统俯仰振动的时频特征333参考文献337第13章换能系统与键合动力学的非线性检测与分析34013.1工艺窗口与非线性过程34013.2锁相非线性34213.3换能系统的非平稳加载34513.4动力学系统的实验建模与键合工具对换能系统的非线性作用34613.5加载边界条件以及滑移/黏滞现象35113.6相关分析及其应用35413.7关联维数分析及其应用35913.8键合动力学细节判断与认识36813.9Lyapunov指数分析及其应用377参考文献381第14章加热台温度引起对准误差的检测与消除38314.1热超声倒装键合机的视觉系统38414.2系列图像的预处理和基本评价38714.3图像整体抖动的Weibull模型39114.4图像的错位和畸变39514.5加热条件下系列图像的整体和局部运动40514.6吹气装置的实验研究411参考文献418第15章基于高速摄像的EFO打火成球实验研究42115.1研究背景42115.2打火成球过程研究实验系统42315.3球形成过程的分析42915.4高尔夫球形成规律实验研究43815.5打火成球过程的热能量利用估算447参考文献459第16章三维叠层芯片的互连46116.1摩尔定律与叠层芯片互连46116.2压电底座激振装置46316.3激励源与激振信号46416.4叠层芯片一阶固有频率的实验判别47316.5红外测温的可行性与加热台的升温47916.6加热升温的建模与芯片结构测温实验结果48116.7叠层芯片引线键合动力学条件的讨论489参考文献491第17章悬臂键合与铜线互连49317.1超声驱动电信号分析49317.2悬臂键合芯片挠度及键合点形貌特性49517.3悬臂键合强度与界面结构分析49717.4提高悬臂键合强度的工艺研究49917.5铜线悬臂键合特性与规律50517.6Cu线键合界面的微区X衍射与HRTEM测试与分析50917.7界面CuAl金属化合物形成条件及其晶体结构特性51117.8铜线键合界面特性与键合强度的关系51917.9Cu线和Au线键合界面微观特性与性能比较519参考文献524第18章引线成形过程的研究52818.1引线成形过程的研究现状52818.2基于高速摄像的引线成形过程实验研究52918.3引线成形过程的有限元分析558参考文献573第19章基于FPGA的超声发生器设计与实现57519.1超声发生器的研究现状57519.2超声发生器的建模与仿真58119.3超声发生器的频率控制59419.4基于FPGA的智能超声发生器设计60619.5智能超声发生器的性能测试621参考文献631

微电子封装超声键合机理与技术是作者关于超声键合机理和技术研究的总结。主要内容包括：微电子制造的发展，超声键合在封装互连中的地位、研究现状、存在问题；换能系统的设计原则、仿真手段和实际使用中的特性测试；对超声键合微观实验现象以及机理的科学认识和推断；热超声倒装键合工艺的技术研究；键合过程和键合动力学的检测；叠层芯片互连；铜线键合、打火成球、引线成形、超声电源。

适读人群 ：《微电子封装超声键合机理与技术》可作为微电子制造、信息器件与装备、传感器等专业的研究生学习参考书，也可作为微电子制造相关科研人员的参考书。

　　微电子封装超声键合机理与技术可作为高等院校微电子制造工程专业的研究生参考书，也可供机械、材料、测控技术等领域从事微电子制造研究的科研人员使用和参考。