键合工艺 “键合”工艺 引言 模块制造中的“键合”工艺采用超声波焊接方法，是利用超声频率(16～120 kHz)的机械振动能量，用铝丝连接半导体芯片，金属电极，DBC板上金属膜等的一种特殊 的焊接方法。与传统的焊接技术相比，超声波焊接技术具有适合微小区域，不必外部加 热，高自动化等优点，广泛应用于功率器件模块封装中的微连接。 [pic] [pic] 工艺原理 超声波能是机械的振动能，工作频率超过声波(正常的人类听力，其频率上限为18 kHz)。超声波压焊所用的频率一般是40 kHz到120 kHz。超声波压焊是一种固相焊接方法，可简单地描述为：在焊接开始时，金属材料在摩 擦力作用下发生了强烈的塑性流动，为纯净金属表面之间的接触创造了条件。而接头区 的温升以及高频振动，则又进一步造成了金属晶格上原子的受激活状态。因此，当有共 价健性质的金属原子互相接近到以纳米计的距离时，就有可能通过公共电子形成了原子 间的电子桥，即实现了所谓金属“键合”过程。 原理示意图： [pic] [pic] [pic] 经过对焊接过程的研究表明，摩擦、塑性流动以及温度是实现超声焊接的3个互为依 赖的主要因素，其中摩擦起主导作用，这不仅是焊接中的主热源，而且通过排除氧化膜 为纯净金属表面间接触创造了条件。 超声焊接摩擦所需能量可由下式表示： E=∫μPvdt[5] 式中：μ-摩擦系数；P-焊头上所加的垂直压力；v-焊头振速； 其中：v=4Af 式中：A-焊头的振幅；f-超声振动频率；t-焊接时间。 在生产实际的超声波压焊的参数中，由于摩擦系数是由焊接材料与焊头和焊件与表面 状态、焊件夹持的方法等有关，可以视为常数，压力……