细间距金丝键合工艺的可靠性分析

细间距金丝键合工艺的可靠性分析
细间距小尺寸的焊盘键合工艺是微波组件自动键合工艺面临的关键技术瓶颈。针对具体产品，分析了细间距小尺寸焊盘的球焊键合的工艺控制要点，提出了改进劈刀结构、改进焊线模式、优化工艺参数等方面的工艺优化手段，采用该优化方法后，焊接的可靠性和稳定性得到了很大的提高，达到了提升自动球焊键合质量和提高金丝键合工艺精度的目的。

金丝键合是实现微波多芯片组件电气互联的关键技术，自动金丝键合具有速度快、一致性好、电气性能稳定等优点，在微波毫米波领域有着广泛应用。然而，随着电子封装产能和生产精度的提升，产品设计精度已经逼近自动化设备的工艺极限，这对金丝键合提出了更高的工艺要求。其中，细间距小尺寸焊盘的键合是金丝键合需要突破的重要工艺难题 。

目前有90%左右的电子器件采用球焊键合工艺（如图1所示），球焊工艺是针对直流、数字电路键合的首选工艺 [2-3] 。通常情况下，微波电路键合采用的金丝直径为25 μm，而球焊键合点尺寸可达到65~80 μm [4] ，基于此，芯片焊盘的设计尺寸一般为100 μm以上，以满足键合点完全落在焊盘内的要求，如图2所示。然而，随着芯片设计不断朝着小型化、高密度方向发展，芯片焊盘尺寸越来越小，互联密度越来越高。在某产品的生产过程中使用的FPGA（Field-programmable Gate Array，现场可编程门阵列）芯片，其金丝键合的焊盘尺寸为55 μm，焊盘间距为15 μm，在这种情况下，焊盘尺寸和焊盘间距远小于普通芯片的尺寸，极易导致焊点超出键合焊盘而造成短路。