引线键合工艺参数的有限元分析.pdf

《引线键合工艺参数的有限元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2期2011年2月17文章编号：1001—3997(2011)02一OO17-03引线键合工艺参数的有限元分析秦文高健杨志军吴小洪李克天陈新(广东工业大学机电工程学院，广州510090)FiniteelementanalysisonultrasonicwirebondingparametersduringbondingprocessQINWen，GAOJian，YANGZhi-jun，WUXiao—hong，LIKe—tian，CHENXin(FacultyofElectromechanicalEngineering，Gu

2、angdongUniversityofTechnology，Guangzhou510090，China)_r^，^^，v、v、^，～～V^VnVv、^，”～～^^^^，^，”^，^，”^””～～””^，”m【摘要】运用Ansys／LS—DYNA模拟引线键合过程，研究分析了键合力、焊盘材料属性、摩擦系数l等参数在引线键合过程中对焊球和焊盘应力分布及变形的影响，并将仿真分析结果应用于实验室开发；的引线键合机，为键合机的研发和调试提供了理论参考，改善了键合机的键合质量和键合稳定性。实验；机测量结果表明，有限元分析方法是有效的，结果

3、是合理的，有一定的参考价值。；关键词：引线键合；有限元方法；变形分析；与&【Abstract】eanalysisofultrasonicwirebondingWasperformedbymeansoffiniteelementmethod．；eeffectofthebondfoFCC、materialpropertiesandthefrictioncoefficientwereinvestigatedbydeformation；造anN№ysisoftheAUbalzbyfiniteelementmethod．Theresu

4、ltsofthedeformationanalysisgayevdMableadvice；tofheresearchofwirebondeee印ermenddatⅡfr。m￡ee6。dermadebyourlabsh。hat；eresultishelpfultoimprovethequnityofbonding,andtheniteelementmethodisefficientandasible．{：Keywords：Wirebonding；Finiteelementmethod；Deformationanalysis；中

5、图分类号：TH16文献标识码：A满足下列各边界条件：1引言位移边界条件：“，=_『(在位移边界上)引线键合(WireBonding)是半导体封装中的工艺环节技术3之一，目的是用金属引线的两端分别与芯片和管脚焊接而形成电应力边界条件：∑(在应力边界ab：上)=13气连接。引线键合以：I_=艺简单、成本低廉、适用多种封装形式而在滑动接触面位移间断处的跳跃条件：一O'一i)I()连接方式中占主导地位。目前所有封装管脚的90％以卜采用引线J=1当’时发生接触，沿着内部的接触边界3b，。键合连接。无论是封装行业多年的事实还是权威的预测

6、都表明，运动微分方程弱解的积分形式(最小势能原理)为：引线键合在可预见的未来仍将是半导体封装尤其是低端封装内3333．部连接的主流方式II。6兀=f∑(p)乩+』∑∑P一f∑=0(4)‘i=1⋯=1j=l／=1引线键合过程中的键合力、材料属l陆、温度等参数，将影响式中：6—满足位移边界条件的虚位移场；6一相应于乩的虚应键合质量的好坏。在实际生产过程中，如果这些参数设置不当，可变场。能使得芯片变形严重而失效，甚至被打碎。2．2ALE(ArbitraryLagrange—Euler)方法针对引线键合过程中的键合力、焊盘材料属性、

7、摩擦系数等LS—DYNA程序的空间离散主要采用Lagrange方法，但流固参数，运用有限元方法进行模拟仿真，研究分析了这些参数对焊耦合和固体结构的大变形问题可能导致网格的严重畸变，引起数值球和焊盘应力分布以及对变形的影响。计算的困难。AIE算法将Lagrange列式和Euler列式这两种方法2Ls—DYNA的算法的优点结合起来，克服了固体大变形数值计算的难题，实现过程为：(1)先执行一个或多个Lagrange时步计算，单元网格随材料流动而2．1基本方程和控制条件产生变形，保持变形后的物体边界条件，对内部单元进行重分网格，LS

8、—DYNA采用跟踪质点运动轨迹的Lagrangian增量法作网格的拓扑关系保持不变。(2)将变形网格中的单元变量和节点速为主要算法，对初始时刻位于空『白】点(，，，)的质点，其运动轨度矢量输运到重新划分的网格中，输运步的时间用于计算相邻单元迹方程为：．(，t)(1)之间的材料输运，只有小部