DIN EN 60749-22-2003 Semiconductor devices - Mechanical and climatic test methods - Part 22 Bond strength (IEC 60749-22 200 + Corr 1 2003) German version EN 60749-22 2003《半导体器件 机械和.pdf

1、DEUTSCHE NORM Dezember 2003HalbleiterbauelementeMechanische und klimatische PrfverfahrenTeil 22: Kontaktfestigkeit (Bond-strength)(IEC 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003) Deutsche Fassung EN 60749-22:2003EN 60749-22ICS 31.080.01 Teilweiser Ersatz frDIN EN 60749:2002-09Siehe Beginn der GltigkeitSemiconduc

2、tor devices Mechanical and climatic test methods Part 22: Bond strength (IEC 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003);German version EN 60749-22:2003Dispositifs semiconducteurs Mthodes dessais mcaniqueset climatiques Partie 22: Robustesse des contacts souds(CEI 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003);Version allemande

3、 EN 60749-22:2003Die Europische Norm EN 60749-22:2003 hat den Status einer Deutschen Norm.Beginn der GltigkeitDie EN 60749-22 wurde am 2002-09-24 angenommen.Daneben drfen die Festlegungen von Kapitel 2, Abschnitt 6, der DIN EN 60749:2002-09 noch bis2005-10-01 angewendet werden.Nationales VorwortFr d

4、ie vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 631 Halbleiterbauelemente der DKEDeutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE zustndig.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 47 Semiconductor devices erarbeitet. Sie geht aufeinen Beschluss des TC 47 zur

5、ck, die in IEC 60749 enthaltenen Prfverfahren in getrennten Teilen zuverffentlichen. Nach Abschluss der von IEC/TC 47 beschlossenen kompletten berarbeitung derIEC 60749 und der Aufteilung in jeweils einen Teil der Reihe IEC 60749 je Prfverfahren wird die Reiheder Normen voraussichtlich aus 36 Teilen

6、 bestehen.Die Festlegungen der vorliegenden Norm sind identisch mit denen aus Kapitel 2, Abschnitt 6, vonIEC 60749:1996 + A1:2000 + A2:2001.Mit dem Corrigendum 1: 2003-08 zur IEC-Publikation wurde der Maintenance cycle fr IEC 60749-22von 2012 auf 2007 verkrzt. Dies ist in der nachfolgenden Informati

7、on bercksichtigt.Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2007 unverndertbleiben soll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert.Fortsetzung Seite 2u

8、nd 18 Seiten ENDKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise,nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.Alleinverkauf der Normen durc

9、h Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinRef. Nr. DIN EN 60749-22:2003-12Preisgr. 13 Vertr.-Nr. 2513NormCD Stand 2004-03DIN EN 60749-22:2003-122Erluterung zur Nationalen Funote N1:Die Angaben zur Umrechnung von gf in mN sind in Bild 2 (Seite 13) und in Tabelle 1 (Seite 14) nicht berein-stimmend. Der korrekt

10、e Wert lautet 9,81, wie in Bild 2 angegeben und bei den Berechnungen in den Fu-noten zu Tabelle 1 benutzt. Bei den Spaltenberschriften der Tabelle 1 liegt offensichtlich ein Tippfehler inder Original-IEC-Publikation vor.nderungenGegenber DIN EN 60749:2002-09 wurden folgende nderungen vorgenommen:a)

11、Ergnzung der Festlegungen aus Kapitel 2, Abschnitt 6, von DIN EN 60749:2002-09 um den Abschnitt 1Anwendungsbereich und Zweck;b) berarbeitung der Nummerierung, sodass dieses Prfverfahren in einer eigenstndigen Norm verffent-licht werden kann.Frhere AusgabenDIN 41794-1:1972-06DIN IEC 60749:1987-09DIN

12、EN 60749:2000-02, 2001-09, 2002-09NormCD Stand 2004-03EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPENNEEN 60749-22Juni 2003ICS 31.080.01 Deutsche FassungHalbleiterbauelementeMechanische und klimatische PrfverfahrenTeil 22: Kontaktfestigkeit (Bond-strength)(IEC 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003)Semiconduct

13、or devicesMechanical and climatic test methodsPart 22: Bond strength(IEC 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003)Dispositifs semiconducteursMthodes dessais mcaniques et climatiquesPartie 22: Robustesse des contacts souds(CEI 60749-22:2002 + Corr. 1: 2003)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2002-09-24 a

14、ngenommen. DieCENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zuerfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser EuropischenNorm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit

15、ihren biblio-graphischen Angaben sind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mit-glied auf Anfrage erhltlich.Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch,Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwort

16、ung durch bersetzung in seine Landessprache ge-macht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wiedie offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien,Dnemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland,

17、 Island, Italien,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Portugal, Schweden,der Schweiz, der Slowakei, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn und demVereinigten Knigreich.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical Standardizat

18、ionComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZentralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2003 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 60749-22:2003 DNormCD Stand 2004-03EN 607

19、49-22:20032VorwortDer Text der Internationalen Norm IEC 60749-22:2002 wurde von CENELEC am 2002-09-24 alsEN 60749-22 angenommen.Der Text dieser Internationalen Norm wurde ohne nderung bernommen von Kapitel 2, Abschnitt 6 derIEC 60749:1996. Daher wurde der Text nicht ein zweites Mal zur Abstimmung ge

20、stellt, es liegen weiterhin dieDokumente 47/1394/FDIS und 47/1477/FDIS zu Grunde.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem die EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2004-01-01 sptestes Datum

21、 zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2005-10-01Jedes Prfverfahren, das sich nach dieser Norm richtet und das Teil dieser Normenreihe ist, stellt ein eigen-stndiges Dokument dar, das mit EN 60749-2, EN 60749-3 usw. benummert ist. Die Benummerung der Prf

22、verfahren ist folgerichtig und es besteht kein Zusammenhang zwischen der Nummer und dem Prfverfahren(also z. B. keine Gruppierung der Prfverfahren). Eine Auflistung der Prfungen ist auf der CENELEC-Home-page und im Katalog verfgbar.Die berarbeitung eines einzelnen Prfverfahrens ist nicht abhngig vo

23、n anderen TeilenAnhnge, die als normativ bezeichnet sind, gehren zum Norm-Inhalt.In dieser Norm ist Anhang A normativ.AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Norm IEC 60749-22:2002 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderungals Europische Norm angenommen.NormCD Stand 2004-03EN 60749-22:20033In

24、haltSeiteVorwort. 2Einleitung . 41 Anwendungsbereich und Zweck 41.1 Allgemeine Beschreibung der Prfmethoden 41.2 Beschreibung der Prfeinrichtung (fr alle Methoden) 42 Methode A und Methode B (siehe hierzu auch Anhang A) . 52.1 Anwendungsbereich 52.2 Allgemeine Beschreibung der Methoden. 53 Methode C

25、 . 63.1 Anwendungsbereich 63.2 Methode C: Ausreiprfung (Bond-Peeling) . 64 Methode D . 74.1 Anwendungsbereich 74.2 Methode D: Scherbeanspruchung (Bond-Shear) (anwendbar bei Flip-Chip-Bauelementen). 75 Methode E und Methode F 75.1 Anwendungsbereich 75.2 Methode E: Druckprfung (Push-off). 85.3 Methode

26、 F: Zugprfung (Pull-off) 85.4 Fehlerklassen fr die Methoden E und F. 85.5 Aufzuwendende Kraft (fr beide Prfmethoden) . 86 Methode G . 86.1 Anwendungsbereich 86.2 Allgemeine Beschreibung 96.3 Begriffe 96.4 Prfeinrichtung und Prfhilfsmittel. 116.5 Prfdurchfhrung. 116.6 Prfgrenzwerte 127 Angaben, die i

27、n den entsprechenden Spezifikationen festzulegen sind. 15Anhang A (normativ) Leitfaden (siehe Abschnitt 2) 17NormCD Stand 2004-03EN 60749-22:20034EinleitungDie Ttigkeit der Arbeitsgruppe 2 (en: WG 2) des Technischen Komitees 47 der IEC umfasst das Erarbeiten,die Koordination und das Review von klima

28、tischen, elektrischen und mechanischen Prfverfahren (bei denelektrischen werden allerdings nur die ESD- (en: Electrostatic Discharge) und Latch-up-Prfverfahren sowiedie Beanspruchungsbedingungen fr Lebensdauer-Prfverfahren betrachtet) und den damit verbundenenMess- und Prftechniken, die notwendig si

29、nd zur Bewertung der Qualitt und Zuverlssigkeit sowohl in derEntwicklung und Fertigung von Halbleiter-Bauelementen als auch der dazugehrigen entsprechendenProzesse.1 Anwendungsbereich und ZweckDieser Teil der IEC 60749 ist auf alle Halbleiterbauelemente (Einzel-Halbleiterbauelemente und integrierteS

30、chaltungen) anwendbar.Der Zweck dieses Prfverfahrens ist das Messen der Kontaktfestigkeit oder das Bewerten hinsichtlich derbereinstimmung mit festgelegten Anforderungen zur Kontaktfestigkeit.ANMERKUNG Diese Prfung ist identisch mit dem in Kapitel 2, Abschnitt 6 von IEC 60749:1996, Amendment 1,festg

31、elegten Verfahren, abgesehen von diesem hier vorliegenden Abschnitt sowie der neuen Nummerierung.1.1 Allgemeine Beschreibung der PrfmethodenDie sieben beschriebenen Prfmethoden haben unterschiedliche Zweckbestimmungen: Methode A und Methode B sind dafr vorgesehen, innere Bonddrahtverbindungen eines

32、Bauelementsdurch direktes Abreien der Bonddrhte (Pulling) zu prfen; Methode C ist dafr vorgesehen, Bondverbindungen von auen am Bauelement durch ein Ausreien(Peeling) zwischen den Anschlussdrhten bzw. den Bauelementeanschlssen und dem Trgersubstratbzw. dem Trgerstreifen zu prfen; Methode D ist fr in

33、nere Bondverbindungen vorgesehen, wobei eine Scherbeanspruchung (Shear-Stress) zwischen dem Halbleiterchip oder bei hnlich wirkenden Face-Bondungen und dem Trgersub-strat ausgebt wird; Methode E und Methode F sind fr uere Bondverbindungen vorgesehen, wobei eine Druck-(Push-off-) oder Zug-(Pull-off-)

34、Beanspruchung zwischen dem Halbleiterchip und seinem Trgerstreifen (Trger-substrat) ausgebt wird; Methode G ist zum Prfen der mechanischen Widerstandsfhigkeit von Drahtbondungen gegenberScherbeanspruchungen geeignet.1.2 Beschreibung der Prfeinrichtung (fr alle Methoden)Die Prfeinrichtung besteht aus

35、 einer geeigneten Vorrichtung, um die festgelegte Beanspruchung auf dieBondstelle, den Anschlussdraht bzw. den Bauelementeanschluss auszuben, wie es die jeweils festgelegtePrfmethode erfordert.Es sollte eine kalibrierte Mess- und Anzeigeeinrichtung vorhanden sein, die die ausgebte Kraft in Newton(N)

36、 im Augenblick des Ausfalls (Bruch) mit den Messunsicherheiten bei folgenden Beanspruchungskrftenanzeigt: 100 mN: 2,5 mN;100 mN bis 500 mN: 5 mN; 500 mN: 2,5 %.NormCD Stand 2004-03EN 60749-22:200352 Methode A und Methode B (siehe hierzu auch Anhang A)2.1 AnwendungsbereichDiese Prfmethoden sind fr fo

37、lgende Bondverbindungen innerhalb eines Bauelementegehuses, die durchLten, Thermokompression, Ultraschall oder ein hnliches Verfahren realisiert wurden, vorgesehen: Bonddraht Halbleiterchip; Bonddraht Trgersubstrat; Bonddraht Bauelementeanschluss.2.2 Allgemeine Beschreibung der Methoden2.2.1 Methode

38、 A: Zugprfung am Bonddraht (Wire-Pull) (auf jede Bondstelle einzeln anzuwenden)Der Bonddraht, der den Chip mit dem Trgersubstrat verbindet, sollte so durchgeschnitten werden, dass zweiDrahtenden fr eine Zugprfung vorhanden sind. Bei einer sehr kurzen Drahtverbindung kann es erforderlichsein, den Dra

39、ht dicht an einem Ende durchzuschneiden, um die Zugprfung am anderen Befestigungsendedurchfhren zu knnen.Der Draht ist mit einem geeigneten Werkzeug zu fassen, und dann ist eine einfache Zugbeanspruchung soauf den Bonddraht oder das Bauelement (mit festgeklemmten Bonddrhten) auszuben, dass die Zugkr

40、aftinnerhalb eines Winkels von 5 parallel zur Oberflche des Chips bzw. Trgersubstrats im Falle von Stitch-bondungen angreift.2.2.2 Methode B: Zugprfung am Bonddraht (Wire-Pull) (bei gleichzeitiger Beanspruchung von zweiBondstellen)Ein Haken ist unter den Bonddraht, der den Chip bzw. das Trgersubstra

41、t mit dem Bauelementeanschlussverbindet, zu bringen, und dann sollte bei festgehaltenem Gehuse eine Zugbeanspruchung ausgebt wer-den. Die Zugbeanspruchung sollte ungefhr in der Mitte der Drahtverbindung innerhalb eines Winkels von 5senkrecht zur Oberflche des Halbleiterchips oder des Trgersubstrats

42、oder senkrecht zur Verbindungsliniezwischen den beiden Bondstellen ausgebt werden.2.2.3 Die Zugkraft sollte stetig gesteigert werden, bis der Bonddraht oder eine Bondstelle bricht (Punkt a)in 2.2.4) oder bis die Mindestzugkraft erreicht ist (Punkt b) in 2.2.4).2.2.4 Annahme- und Fehlerkriteriena) Fr

43、 eine Annahme sollte die Zugkraft, die den Bruch des Bonddrahts oder der Bondstelle verursacht hat,aufgezeichnet und mit den Grenzwerten in Tabelle 2 verglichen werden (siehe Anmerkung).Fr nicht in Tabelle 2 aufgefhrte Drahtdurchmesser sollten die Kennlinien aus Bild 3 verwendet werden,um den Grenzw

44、ert der Bondabzugskraft zu bestimmen. Die Kennlinien sind nur fr Bondabzugskrfte,die senkrecht zur Chip-Ebene wirken, anwendbar.b) Als alternative Mglichkeit ist die Zugkraft bis zu einem vorgegebenen Mindestwert zu steigern (sieheAnmerkung). Die Prfung ist bestanden, wenn weder der Bonddraht noch d

45、ie Bondstelle bricht.ANMERKUNG Gegebenenfalls sollte die Zugkraft (z. B. bei Methode B) entsprechend den Angaben im Anhang an-gepasst werden.2.2.5 FehlerklassenFalls gefordert, sollten Bonddraht- oder Bondstellenbrche unterschieden werden nach:a) Bonddrahtbruch am Neck-Down (Reduzierung des Drahtque

46、rschnitts, verursacht durch den Bondpro-zess);b) Bonddrahtbruch an einer vom Neck-Down verschiedenen Stelle;c) Bondstellenbruch (Schicht zwischen dem Bonddraht und der Metallisierung) auf dem Halbleiterchip;NormCD Stand 2004-03EN 60749-22:20036d) Bondstellenbruch (Schicht zwischen dem Bonddraht und

47、der Metallisierung) auf dem Trgersubstrat,dem Bauelementeanschluss oder einer anderen Stelle, die nicht auf dem Halbleiterchip ist;e) Ablsung der Metallisierung vom Halbleiterchip;f) Ablsung der Metallisierung vom Trgersubstrat oder vom Bauelementeanschluss;g) Bruch des Halbleiterchips;h) Bruch des

48、Trgersubstrats.ANMERKUNG Die Methode B wird nicht empfohlen, um die Absolutwerte der Bondfestigkeit zu messen (siehe An-hang A). Allerdings darf sie verwendet werden, um die Bondqualitt auf einer Vergleichsbasis whrend der Fertigung zuprfen.3 Methode C3.1 AnwendungsbereichDiese Methode ist im Allgem

49、einen zum Prfen der Bondverbindungen von auen (bezogen auf das Bauele-mentegehuse) anzuwenden.3.2 Methode C: Ausreiprfung (Bond-Peeling)Der Anschlussdraht bzw. der Bauelementeanschluss und das Bauelementegehuse sollten so festgehaltenoder festgeklemmt werden, dass die Ausreikraft innerhalb eines festgelegten Winkels zwischen dem An-schlussdraht bz