功率模块的引线键合工艺

                        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(16～120kHz)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18kHz)。超声波压焊所用的频率一般是40                                              kHz到120kHz。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……