Olupljenje blazinice za čip

Pojav olupljenja blazinic
Pojav, v katerem je del površine blazinice (in včasih del oksidne plasti pod blazinico), olupljen s ploščice skupaj s spajkalno kroglico, ki se imenuje kovinska kovinska kovinska ploščica. Slika 1A prikazuje mikroskopsko morfologijo luščenja aluminijastih blazinic po vezanju z zlato žico. Plazinice, prikazane na sliki 1b, so od zgoraj navzdol, plast AI, plast mosi₂, plast borosiliziranega stekla (BPSG) in plast SiO₂. Jasno je razvidno, da se po olupitvi zgornjih 3 plasti olupijo s blazinice in razkrijejo plast sio₂ na dnu.

0010-13927 Postavka

Slika 1 SEM diagram aluminijaste blazinice Slika 2 prikazuje pojav olupljenja in mikroskopsko morfologijo večplastne kompozitne blazinice, sestavljene iz AI-CU PAD in TIW plasti.Slika 2. Plistični pojav in mikroskopska morfologija večplastnih kompozitnih blazinic, sestavljenih iz ai-si-cu blazinic in plasti TIW

Vezivne blazinice so nameščene na površini polprevodniških naprav in so podvržene kemičnim in mehanskim obremenitvam. Kemične obremenitve sprožijo postopki izdelave rezin, kot so pasivacijska plast Fenestracija, dielektrična plast Fenestracija in operacije čiščenja površin; Mehanske obremenitve se v naslednjem postopku povzročajo z električnimi testiranje in embalažo. Zato morajo biti blazinice dovolj močne, da prenesejo te obremenitve.

Jedro problema o luščenju blazinic je tekmovalno razmerje med oprijemljivostjo med spajdorje kroglice in aluminijasto plastjo na površini ploščice ter oprijemu med aluminijasto plastjo na površini blazinice in njegovo adhezijsko plastjo in silicijevo matrico. V tem tekmovalnem razmerju, ko je spajkalna kroglica podvržena zunanji sili, če je oprijem med aluminijasto plastjo na površini blazinice in njeno adhezijsko plastjo in silicijevo matrico dovolj močna, potem se bo manifestirala, ko se bo žoga in blazinica olupila ali pa je sama spajkalna kroglica normalna situacija. Nasprotno, ko oprijem med aluminijevo plastjo na površini blazinice in silicijevim matrico ni dovolj velika, bo prevladujoča oprijem med spajkalno kroglico in aluminijasto plastjo na površini ploščice. V tem času se bo pod delovanjem zunanje sile spajkalna kroglica odlepila iz silikonske matrice z aluminijasto plastjo na površini blazinice in njeno adhezijsko plast, kar ima za posledico pojav lupinja blazinic.
Na splošno je vez med spajkalno kroglico in aluminijasto plastjo na površini blazinice omejena. Če so podvrženi zunanjim obremenitvam, bi morali lomljenje vezi in luščenje kroglice spajke pred olupitvijo blazinic. Če je torej PAD v tem konkurenčnem odnosu v slabšem položaju, to pomeni, da je oprijem aluminijaste blazinice šibka in obstaja kakovostno tveganje.

Videz luščenega pojava pogosto spremljajo notranje poškodbe blazinic. Menijo, da se te notranje poškodbe povzročajo med vezanjem v paketu ali med testiranjem električne zmogljivosti. Notranja poškodba PAD je neopazna nevarnost kakovosti v procesu vezave žice, huda notranja poškodba pa lahko privede do razmina ali neposrednega olupitve PAD. Integrirana vezja s temi nevarnostmi kakovosti je mogoče najti in zavrniti v testu električne zmogljivosti. Vendar je več notranjih poškodb v kritičnem stanju, začetna degradacija električne zmogljivosti pa ni očitna, in šele v naslednjih presejalnih testih, po temperaturnem kolesarjenju, toplotnem udarcu, staranju, mehanskem vibraciji in drugih testih, se bodo težave izpostavile, kar se kaže kot olupljenje s podlogo, svinčeno, električno zmogljivost, električno delovanje, itd.
Čeprav se v večini primerov lahko stres na blazinicah med postopkom vezanja zmanjša z optimizacijo ultrazvočnih parametrov, čiščenjem kapilar, izpopolnjevanjem postopka vezave itd. Vendar v nekaterih primerih ukrepi, sprejeti v postopku popadajočega, ne morejo popolnoma rešiti problema o lupinju blazinic. To je zato, ker imajo v nekaterih primerih blazinice za nevarnosti kakovosti zaradi nepravilnega nadzora v procesu proizvodnje čipov in ta notranja poškodba je prirojena. V tem primeru se parametrov procesa ne bi smeli slepo zmanjšati, da bi se izognili luščenju blazinic, saj to ne bo samo nadomestilo za notranje poškodbe, ampak bo tudi zmanjšalo zanesljivost obveznice med žico obveznice in PAD. Za takšne naprave je smiselno izvajati pregledovanje paketov ali jih odstraniti neposredno, da preprečimo, da bi te šibke povezave povzročile težave v naslednjem postopku presejanja ali uporabe.

Ultrazvočni parametriPreučevali smo, da postopek olupljenja blazinic sprva izvira iz razpok na površini aluminijastih blazinic in njihovih notranjih kovinskih plasti, in neprimerna kombinacija parametrov, kot so vezana moč, vezana sila, čas in temperatura, je vzrok te škode. Od teh dejavnikov ima ultrazvočna moč najpomembnejši učinek, saj energija, ki jo zagotavlja, poganja strižni učinek med površinsko in notranjo plastjo PAD. Ko je ultrazvočna moč previsoka, bo poškodovala kovinsko plast blazinice, kar bo posledično povzročilo pojav lupinja blazinic. V primeru sile vezanja celoten sistem vezanja kroglice potrebuje več energije, da drsi, ker tlak, ki ga ima kapilarno na kroglici spajkalne kroglice, zavira težnjo strižnega gibanja. Zato ima povečanje tlaka v zvezi s tem, da povzročajo luščenje blazinic, dejansko vlogo pri zaviranju vpliva ultrazvočne moči, to je, da bo povečanje tlaka zmanjšalo pojav lupinja blazinic.

Temperatura predgrevanja lahko mehča blazinice in pod enakimi pogoji lahko zvišanje temperature predgrevanja pomaga zmanjšati stopnjo okvare blazinic. Če povzamemo, je izbira ustreznih ultrazvočnih parametrov ključni predpogoj, da se prepreči notranja poškodba blazinic zaradi vezave. Nekateri raziskovalci so izvedli analizo simulacije končnih elementov na vplivu ultrazvočne amplitude na porazdelitev napetosti PAD pri ultrazvočni frekvenci 138KHz, rezultati pa so prikazani na sliki 3. Kot lahko razvijemo iz diagrama, se med postopkom vezanja spremeni stres s premikom premikanja kapilarne, ali pa se s stresom v osrednjemu območju premika v centralno območje. Nadaljnja simulacijska analiza kaže, da se napetost vezanja v PAD poveča s povečanjem ultrazvočne amplitude, kot je prikazano na sliki 4. Ti rezultati kažejo, da ultrazvočna amplituda pomembno vpliva na stres in deformacijo žice med postopkom vezave.Slika 3. Porazdelitev stresa v različnih obdobjihSlika 4. Vpliv ultrazvočne amplitude na napetost ploščic

Rak
Kapilarna rezila igrajo ključno vlogo v procesu vezanja aluminijastih procesnih čipov. Kot ključni nosilec za natančno uporabo ultrazvočnih parametrov na blazinice je nepogrešljiv del celotnega postopka prenosa energije. Če je kapilarna nenormalna, je ultrazvočna moč in pritisk težko delovati enakomerno in stabilno na PAD, kar bo resno motilo normalno širjenje ultrazvočne energije in negativno vplivalo na kakovost vezanja. Po drugi strani pa po analizi raziskovalcev, ko kapilara opravi veliko število vezi, kontaminirana kapilarna glava doživi nekaj sprememb. Zaradi kontaminacije se poveča kontaktna površina med kapilarno glavo in kroglico spajke, kar vodi do povečane oprijema med kapilarno glavo in spajkalno kroglico, prav tako se bo ustrezno povečala obseg navpične napetosti. Med dvigom kapilar se navpična obremenitev zaporedno prenese iz kapilare v deformirano kroglico in nato na blazinico. Ta navpična obremenitev je neposreden vir moči, ki sproži kožo blazinic. Ko se na blazinico nanese navpična obremenitev, povzroči, da se v blazinici pojavijo razpoke. These cracks first germinate in region A and then extend along the interface to the oxide layer below the pad, eventually leading to the occurrence of pad peeling, a process clearly illustrated in Figure 5. In addition, the statistics reflect a clear trend, with the use of capillary blades used more than 200,000 times in 87% of cases of pad peeling, further indicating that there is a strong link between the use of capillary and pad luščenje. Rezultati raziskav kažejo tudi, da je razumna izbira kapilarnega modela ključna rešitev za izboljšanje problema olupljenja blazinic aluminijastih procesnih čipov. Ko izberemo kapilarno s kotom stožca Ca =70 in majhnim končnim premerom CD in zmerno povečamo tlak vezave, lahko pozitivno vpliva na oblikovanje spalnika. Posledica tega je dober, enakomeren in zadosten stik med spajkalnim sklepom in PAD, kar se učinkovito izogne ​​problemu lokalne koncentracije stresa, ki jo povzroči izboklina spajkalnega sklepa. Poleg tega ima spajkalna kroglica, ki jo tvori ca =70 kapilare, razmeroma tanek iztisni odpadki, zaradi česar je manj razprševanje pri izvajanju ultrazvočne energije. Poleg tega ima v primerjavi s Ca =120 stopinjam ca =70 kapilare šibkejšo stopnjo kopičenja energije v sredinskem območju spajkalne kroglice, kar lahko znatno zmanjša škodo vezave moči na aluminijasti plasti v sredinskem območju PAD, posebne razlike in prednosti pa so prikazane na sliki 6.

{{0 {

图5焊盘起皮原因示意图Slika 6. Primerjava učinkov različnih kotov na vezanje

Zdrs
V nekaterih primerih hitrosti odstranjevanja aluminijevega diska (ABPO) ni bilo mogoče znižati na nič, tudi po optimizaciji ultrazvočne moči, tlaka in predgrevanja, kar kaže na to, da k pojavu ABPO v paketu prispevajo vsaj drugi dejavniki. Raziskovalci so ugotovili, da se lahko z optimizacijo programskega sistema za zmanjšanje zdrsa med postopkom vezave lahko zdrs med kapilarno in spajkalno kroglico znatno zmanjša. Kot rezultat, se strižni stres na notranji strani blazinice močno zmanjša, s čimer se učinkovito izogne ​​notranji poškodbi PAD in s tem odpravi pojav ABPO. Slika 7 prikazuje drsenje spajke kroglice, sledi, ki jih je pustil drsenje na zlati žični kroglici, pa je jasno razvidno iz diagrama. Slika 8 prikazuje primerjavo delovanja kapilar pred in po optimizaciji programske opreme.Slika 7 Spubna krogla

Slika 8. Primerjava delovanja kapriillary pred in po optimizaciji programske opreme

Raziskovalci so s pomočjo laserske konfokalne tehnologije opazili in ugotovili, da je povprečna globina zdrsa celic z olupljenjem pod blazinico 9,6 μm, medtem ko se je povprečna globina zdrsa zmanjšala na 7,44 μm po programski opremi, ki je optimizirala za zmanjšanje zdrsa. Izračunana je trdota zlata Vickers, povprečna sila zdrsa elementa z olupljenjem blazinic pa je 48,7 GF, povprečna sila zdrsa pa se zmanjša na 29,2 GF, potem ko programska oprema optimizira zmanjšanje zdrsa. Rezultati simulacije končnih elementov kažejo, da je zaradi drsne sile strižna trdnost BPSG v elementu ABPO 1,74 GPA, medtem ko je strižna trdnost elementa brez ABPO 1,29 GPA.

Parametri procesa
Nekateri raziskovalci verjamejo, da dejavniki, kot so predgrevanje temperature, vezave moči in sile vezanja, vplivajo na luščenje blazinic. Specifični vplivi so prikazani v tabeli 1.Tabela 1 Vpliv temperature predgrevanja, moči vezanja in sile vezanja na luščenje blazinic

Izdelava rezin
Med izdelavo rezin lahko ostanki halogenov korozivno vplivajo na aluminijaste blazinice in njihove oksidne filme. Hkrati se bo kovinska plast v blazinici po ogrevanju zaradi absorpcije vlage izhlapila in razširila, kar bo vodilo do razmina, kar bo vplivalo na upad oprijema kovinske plasti znotraj blazinice. Glede na analizo SEM\/EDX na blazinicah Elektrole nikelj-paladij potopitve (ENEPIG) po vezanju in luščenju je oksidacija glavni vzrok za PD in NI Delaminacija. Slika 9 prikazuje mikroskopsko topografijo PAD in vodnikov, potem ko je ploščica Enepig raztresena, prerez fokusnega ionskega žarka (FIB), prikazan na sliki 10, prikazuje tri različne regije: območje, skozi katero je svinčeno odmaknjeno, območje, ki je nekoliko oddaljeno od območja, in konvencionalno referenčno območje.Slika 9. Mikromorfologija blazinic in vodnikov po odstranjevanju ploščice EnepigSlika 10. FIB presek

Opozorilo je, da je za večplastno konstrukcijo ploščic pet površinskih aluminijastih plasti (M2) z različnimi debelinami 250Nm, 330Nm, 450nm, 550Nm in 650Nm. Po 200 stopinjah in 3 uri staranje rezultate kažejo, da je tanjša plast M2 bolj nagnjena k odpovedi vratu kroglice, blazini in odpovedi tablet, kot je prikazano na slikah 11 - 13.

Slika 11 Aluminijaste blazinice na čipu

Slika 12 Tipični načini okvare v nateznem preskusu

Sl.13 Delež načinov okvare olupljenja in spajkalnika na skupni načini okvare v nateznem preskusu vezi se razlikuje glede na debelino M2