各向異性導電膜超聲互連COG器件的工藝研究.pdf

1、各向異性導電膜(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的熱壓工藝實現(xiàn)芯片與玻璃基板的互連。然而,因為ACF的熱壓粘接溫度過高、時間較長,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電膜超聲粘接COG器件的新工藝。通過試驗研究與數(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)測系統(tǒng),可用于實時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規(guī)律。
　　 (2)通過大量超聲粘接和剪切模式破壞試驗,研究了超聲粘接工藝參數(shù)對COG器件界面粘接強度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:粘接時間和粘接功率對COG器件的界面粘接強度影響很大,而粘接壓力和適當?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器件的最大粘接強度可達到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ACF固化程度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:粘接時間和粘接功率對ACF的固化程度影響很大,而粘接壓力和適當?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)學模型,可用于預(yù)測超聲粘接過程中ACF的固化程度。結(jié)果表明:模型預(yù)測值與實驗值吻合較好。
　　 (5)綜合考慮超聲粘接工藝參數(shù)對COG器件界面粘接強度的影響,建立了合理的力學分析模型。結(jié)果表明:模型預(yù)測值與實驗值之間的最大相對誤差不超過6％。因此,本文建立的力學分析模型可有效地預(yù)測COG器件的超聲粘接強度,對實際工業(yè)生