微电子封装中的引线键和 论文.doc

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1、微电子封装中的引线键和论文哈尔滨理丁人学焊接课程设计—级封装屮的引线键合设计班级:材型09-4学号：0902040408姓名：刘阳指导教师：赵智力1.设计任务书设计要求及有关数据：一级封装屮需要将芯片上电路与外电路Z间实现电气连接，芯片上预制的焊盘为AI金属化层，采川引线键合技术连接时，可选金丝或铝丝进行连接，木课程设计任务即是分别采用金丝和铝丝吋的连接设计，引线丝直径为25微米。1）.进行焊接性分析；2）根据被连接材料的特点，分别设计金丝和铝丝的烧球工艺，选择各自适合的焊接方法及焊接设备（介绍其T作

2、原理），设计具体焊接工艺参数（氧化膜的去除机理、施加压力、钎、加热温度、连接时间））的确定。3）该结构材料间的连接特点、连接界血组织与连接机理及接头强度的简要分析;1.所焊零件（器件）结构分析、焊接性分析2.1A1金属化层焊盘结构分析：说明：Chip：芯片（木题目为A1芯片）Goldwire：金丝Moldresin：填充树脂Lead:导线2.2焊接性分析2.2.1综述：A1及A1合金的焊接性：铝及具合金的化学活性很强，表面极易形成难熔氧化膜（A1203熔点约为2050°C,MgO熔点约为2500°C）

3、,加之铝及其合金导热性强，焊接时易造成不熔合现象。由于氧化膜密度与铝的密度接近，也易成为焊缝金属的夹杂物。同时，氧化膜（特别是HMgO存在的不很致密的氧化膜）可吸收较多水分而成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线膨胀系数人，焊接时容易产生翘曲变形。这些都是焊接生产屮颇感困难的问题。2.2.2铝合金焊接屮的气孔氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，已为实践所证明。弧柱气氛屮的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分都是焊缝气孔屮氢的重要来源。其小，焊丝及母材表血氧化膜的吸附水份，对焊缝气孔的产生，

4、常常占有突出的地位。1）弧柱气氛中水分的影响弧柱空间总是或多或少存在一定数量的水分，尤其在潮湿季节或湿度人的地区进行焊接时，由弧柱气氛屮水分分解而来的氢，溶入过热的熔融金属小，可成为焊缝气孔的主要原因。这时所形成的气孔，具有白亮内壁的特征。2）氧化膜屮水分对气孔的影响在正常的焊接条件下，焊丝或工件的氧化膜屮所吸附的水分将是生成焊缝气孔的主要原因。而氧化膜不致密、吸水性强的铝合金，主要是Al-Mg合金，要比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向。因为AI-Mg合金的氧化膜屮含有不致密的呦0,焊接时，在熔透不

5、足的情况下，母材坡口端部未除净的氧化膜小所吸附的水分，常常是产生焊缝气孔的主要原因。3）减少焊缝气孔的途径避免熔池吸氢是消除或减少焊接气孔的有效方法【2】。为防止焊缝气孔，可从两方面着手:第一，限制氢溶入熔融金属，或者是减少红的來源，或者减少氢同熔融金属作用的时间；第二，尽量促使气孔H熔池逸出。为了在熔池凝固Z前使氢以气泡形式及时排出，这就要改善冷却条件以增加氢的逸出时间HidetoshiFujii等在失重条件下进行焊接试验，发现气孔明显较重力下多【3】。Q、减少氢的来源所有使用的焊接材料（包括保护气

6、体、焊丝、焊条、焊剂等）要严格限制含水量，使用前均需干燥处理。一般认为，氟气中的含水量小于0.08%时不易形成气孔【1】。b、控制焊接工艺焊接T艺参数的影响比较明显，但其影响规律并不是一个简单的关系，须进行具体分析。焊接工艺参数的影响主要可归结为对熔池在高温存在时间的彩响，也就是对红的溶入时间和氢的析出时间的影响。焊接时，焊接工艺参数的选择，一方血尽量采用小线能量以减少熔池存在时间，从而减少气氛屮氢的溶入，同时乂要能充分保证根部熔合，以利根部氧化膜上的气泡浮出。所以采用人的焊接电流配合较高的焊接速度是

7、比较育利的。（丁氏焊与MIG焊焊接工艺参数对气孔的影响见附图2、附图3.）2.2.3铝合金的焊接热裂纹铝及其合金焊接时，焊缝金属和近缝区所发现的热裂纹主要是焊缝金属结晶裂纹，也可在近缝区见到液化裂纹。1）铝合金焊接热裂纹的特点铝合金属于典型的共晶型合金，最人裂纹倾向正好同合金的“最人”凝固温度区间相对应。但是由平衡状态图的概念得出的结论和实际情况是有较人岀入的。因此，裂纹倾向最人时的合金组元均小于它在合金中的极限溶解度。这是由于焊接时的加热和冷却速度都很迅速，使合金來不及建立平衡状态，在不平衡的凝固条

8、件下，相图屮的固相线一•般要向左下方移动，以致在较少的平均浓度下就岀现共晶体，且共晶温度比平衡冷却过程将有所降低。至于近缝区的“液化裂纹”，同焊缝凝固裂纹一样，也是与晶间易熔共晶的存在令联系,但这种易熔共晶夹层并非晶间原L1存在的,而是在不平衡的焊接加热条件下因偏析而熔化形成的，所以称为晶间“液化”02）防止焊接热裂纹的途径对于液化裂纹日前还无行之有效的防止措施，-•般的办法是减小近缝区过热。对于焊缝金属的结晶裂纹主要是通过合理逸泄焊缝的合金成分并配合适