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Analysis of Chip Damage Risk in Thermosonic Wire Bonding

Dresbach, Christian und Lorenz, Georg und Petzold, Matthias und Altenbach, Holm (2011) Analysis of Chip Damage Risk in Thermosonic Wire Bonding. Key Engineering Materials (478), Seiten 75-80. Scientific.Net Materials Science and Engineering. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.478.75.

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Offizielle URL: http://www.scientific.net

Kurzfassung

In current highly integrated microelectronic devices including system-in-package and stacked-die solutions, system reliability is strongly influenced by reliability of the gold and copper wire bond interconnections. Especially in state-of-the-art ICs containing mechanically sensitive low- K dielectric materials, controlling the mechanical properties of the free air ball (FAB) is of utmost significance due to chip damage risks during the bond process. Because of an extreme change in microstructure when forming the FAB, the material properties change significantly. Consequently, it is necessary to determine the properties of the FAB itself, when analyzing chip damage risks via finite element simulations. We present a micro-compression test that allows the determination of the hardening behavior of typical gold and copper FABs with diameters between 45 μm and 75 μm. In this test a FAB is placed on a diamond support or a test capillary and loaded by a diamond flat punch in a microindenter. The hardening was determined from force/displacement behavior via parameter identification using finite element simulations. The identified yield stresses correlate very well with the microstructure which was determined by electron backscatter diffraction method; this means that the yield stress decreases with increasing mean grain diameter in analogy to the Hall- Petch correlation. Compared to unprocessed wires the initial yield stresses are 50% to 60% lower. Considering these material properties, the damage risk during bonding on complex bond pad layouts can be predicted more realistically. This can be shown by results of real bond structures.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of Chip Damage Risk in Thermosonic Wire Bonding
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Dresbach, Christianchristian.dresbach@dlr.de
Lorenz, Georggeorg.lorenz@iwmh.fhg.de
Petzold, Matthiasmatthias.petzold@iwmh.fhg.de
Altenbach, Holmholm.altenbach@iw.uni-halle.de
Datum:19 April 2011
Erschienen in:Key Engineering Materials
Referierte Publikation:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI :10.4028/www.scientific.net/KEM.478.75
Seitenbereich:Seiten 75-80
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber
Öchsner, Andreasandreas.oechsner@gmail.com
da Silva, Lucas F.M.lucas@fe.up.pt
Altenbach, Holmholm.altenbach@iw.uni-halle.de
Verlag:Scientific.Net Materials Science and Engineering
Name der Reihe:Advanced Computational Engineering and Experimenting
Status:veröffentlicht
Stichwörter:wire bonding, gold, copper, free air ball, micro-compression test
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:V UR - Schonung von Umwelt und Ressourcen (alt)
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V UR - Schonung von Umwelt und Ressourcen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Konzeption von Bauweisen mit fortschrittlicher Integration von Teilen und Funktionen (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Hinterlegt von: Dr. Christian Dresbach
Hinterlegt am:02 Mai 2011 11:26
Letzte Änderung:20 Mär 2013 19:44

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