各向異性導(dǎo)電膜超聲互連COG器件的工藝研究.pdf

1、各向異性導(dǎo)電膜(ACF)作為一種可替代錫鉛焊料的綠色封裝材料,逐漸成為微電子封裝界的新寵,廣泛應(yīng)用于以倒裝芯片互連的COG(Chip-on-Glass)電子器件中。目前,COG器件主要是通過ACF的熱壓工藝實(shí)現(xiàn)芯片與玻璃基板的互連。然而,因?yàn)锳CF的熱壓粘接溫度過高、時(shí)間較長(zhǎng),不但容易損傷芯片,而且造成粘接界面殘余應(yīng)力較大,降低COG器件的可靠性。因此,本文提出了一種利用各向異性導(dǎo)電膜超聲粘接COG器件的新工藝。通過試驗(yàn)研究與數(shù)值建模的

2、方法,獲得了優(yōu)化的超聲粘接工藝參數(shù)。本文主要工作包括:
　　 (1)建立了超聲粘接工藝參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可用于實(shí)時(shí)采集和分析超聲粘接過程中超聲功率(電流和電壓)的變化情況和芯片的振動(dòng)規(guī)律。
　　 (2)通過大量超聲粘接和剪切模式破壞試驗(yàn),研究了超聲粘接工藝參數(shù)對(duì)COG器件界面粘接強(qiáng)度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:粘接時(shí)間和粘接功率對(duì)COG器件的界面粘接強(qiáng)度影響很大,而粘接壓力和適當(dāng)?shù)幕鍦囟鹊挠绊懖幻黠@。優(yōu)化的超聲粘接工藝參數(shù)

3、為:粘接時(shí)間約為3000ms,超聲粘接功率約為3.52W,粘接壓力9～28N,基板溫度50～90℃,COG器件的最大粘接強(qiáng)度可達(dá)到34.5N。
　　 (3)通過微觀的傅里葉變換紅外光譜分析方法,研究了超聲粘接工藝參數(shù)對(duì)ACF固化程度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:粘接時(shí)間和粘接功率對(duì)ACF的固化程度影響很大,而粘接壓力和適當(dāng)?shù)幕鍦囟鹊挠绊懖幻黠@。在優(yōu)化的超聲粘接工藝參數(shù)范圍內(nèi),ACF固化程度均可達(dá)到94％以上,符合COG器件的互連要求。

4、
　　 (4)基于超聲粘接工藝對(duì)ACF固化程度的影響規(guī)律,建立了超聲粘接工藝參數(shù)與ACF固化程度的關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)模型,可用于預(yù)測(cè)超聲粘接過程中ACF的固化程度。結(jié)果表明:模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。
　　 (5)綜合考慮超聲粘接工藝參數(shù)對(duì)COG器件界面粘接強(qiáng)度的影響,建立了合理的力學(xué)分析模型。結(jié)果表明:模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值之間的最大相對(duì)誤差不超過6％。因此,本文建立的力學(xué)分析模型可有效地預(yù)測(cè)COG器件的超聲粘接強(qiáng)度,對(duì)實(shí)際工業(yè)生