硅鋁絲引線鍵合參數化建模仿真

蔣玉齊，劉書利，夏晨輝，王毅恒，陳橋紅，周超杰

（無錫中微高科電子有限公司，江蘇無錫 214035）

1 引言

引線鍵合主要有球形焊接和楔形焊接兩種形式，具體工藝技術有熱壓焊、超聲焊、熱超聲焊等。鋁絲鍵合通過超聲振動能量和較低的鍵合壓力共同作用，將芯片壓焊區與管殼引腳用鋁絲（通常為硅鋁絲）連接起來。與金絲鍵合技術相比，鋁絲成本低，可在室溫下實現鍵合，在結合面不易生成金屬間化合物。因此，鋁絲楔焊的成本低、操作簡便、更可靠，廣泛應用于功率器件、微波器件、光電器件和高可靠氣密性封裝中［1-4］。

廖小平等人［5］研究了鋁絲楔焊鍵合過程中的線弧參數對鍵合拉力的影響，分析了線弧高度、線弧起始角度、拉弧過程中反向距離與鍵合拉力之間的關系。張軍等人［6］研究了硅鋁絲鍵合的關鍵工藝參數，如劈刀高度、超聲功率、超聲時間和鍵合壓力對鍵合強度的影響。以提高鍵合強度為目標，采用響應曲面法，建立了鍵合強度與工藝參數之間的響應曲面模型，確定最優的工藝參數組合，通過試驗驗證了該方法的有效性，達到提高鍵合工藝可靠性的目的。引線鍵合拉力測試為破壞性試驗分析手段。目前尚未見到通過三維實體有限元模型來定量預測硅鋁絲鍵合的拉力測試強度的報道，也未見到鍵合過程中引入的初始塑性變形對鍵合拉力強度值的影響的報道。本文通過大型有限元分析軟件Abaqus 建立參數化三維硅鋁絲鍵合模型，將理論分析、有限元分析和實驗驗證相結合，分析拉力測試過程中硅鋁絲的應力與變形，預測硅鋁絲的鍵合拉力強度，以期為工藝的評估提供快速有效的方法。……