引线健合工艺的稳健性参数优化研究

摘要

引线键合是微电子封装与组装中的一道关键工序，其工艺过程的参数优化设计在工艺开发上是极为重要的一环。通过键合参数的最优化设计，不仅可以缩短工艺和产品的开发时间，更能提高工艺过程的稳定性和产品的可靠性，进而有效地降低成本。针对金丝球形键合参数优化问题的特点，本文提出了一套综合运用响应曲面法、稳健性参数设计思想和多目标优化方法的键合工艺参数优化方法。该方法结合响应曲面法高效建模的优点与工艺稳健性的思想，通过分别建立输入参数与输出响应均值与方差的统计模型，以均值满足规格要求时方差最小化作为目标，采用多目标优化方法求解得到综合最优的工艺参数组合。
　　基于以上方法优化了LTCC基板上全自动金丝热超声球形键合的工艺参数。针对第一键合点球形键合，以焊球直径和剪切力的均值与方差作为目标响应，键合压力、超声振幅和键合时间三个关键参数作为输入，设计了相应的实验方案开展实验，并基于相关数理统计理论对实验结果进行了分析与讨论;对于第二键合点，其实验设计与分析方法与第一键合点类似，只是优化的目标响应没有采用常用的双键合点拉力值，而是采用了能更好反应键合强度信息的单键合点拉力值。最后对最优工艺参数下的键合指标与相关标准进行了比较，均满足要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究目的与内容

1．3 论文结构

第二章 引线键合技术及其工艺参数优化研究综述

2．1 引线键合技术的发展和分类

2．2 热超声键合机理

2．3 引线键合常用的材料体系

2．3．1 引线材料

2．3．2 焊盘材料

2．3．3 键合界面的冶金系统

2．4 键合工艺参数与键合形成的关系

2．4．1 第一键合点(ball bond)

2．4．2 线弧(loop)

2．4．3 第二键合点(stitch bond)

2．5 引线键合工艺参数优化研究现状

2．5．1 基于经典的实验设计理论的方法

2．5．2 侧重考虑工艺过程稳健性的田口法

2．5．3 基于神经网络模型的方法

2．6 本文研究的思路和方法

第三章 基于RSM的多目标稳健性参数优化方法

3．1 实验设计

3．1．1 DOE与传统实验方法相比的优点

3．1．2 响应曲面法

3．2 引线键合工艺过程稳健性优化策略

3．2．1 稳健性参数设计

3．2．2 利用均值与方差模型实现稳健性参数设计

3．3 多目标优化方法

3．4 本章小结

第四章 LTCC基板上金丝球形键合工艺参数优化

4．1 第一键合点的参数优化

4．1．1 主要仪器设备和材料

4．1．2 输入参数与输出响应的选择

4．1．3 建立输入参数与输出响应的统计模型

4．1．4 多目标优化问题求解

4．2 第二键合点的参数优化

4．2．1 输入参数与输出响应

4．2．2 建立统计模型

4．2．3 优化结果

4．3 本章小结

第五章 实验结果分析与讨论

5．1 统计模型的响应曲面讨论

5．1．1 第一键合点统计模型的响应曲面讨论

5．1．2 第二键合点统计模型的响应曲面讨论

5．2 本文所提方法与只考虑响应均值的方法优化结果比较

5．3 最优参数下键合指标与相关标准的比较

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

附录A 攻读硕士研究生期间发表的学术论文