[發(fā)明專利]一種基于田口設(shè)計的高密度鍵合絲沖擊觸碰風險評估方法

有效

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• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107590350B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付桂翠;冷紅艷;姜貿(mào)公;李顏若玥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
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1.一種基于田口設(shè)計的高密度鍵合絲沖擊觸碰風險評估方法，其特征在于：基于田口設(shè)計的理論，從高密度封裝集成電路實際使用環(huán)境中存在碰撞、跌落的沖擊條件，導(dǎo)致的鍵合絲橫向偏轉(zhuǎn)而發(fā)生觸碰短路的問題入手，從材料力學的角度對鍵合絲結(jié)構(gòu)進行分析，得到影響鍵合絲橫向偏轉(zhuǎn)位移的因素，通過仿真分析對影響因素的重要度進行排序，并建立鍵合絲觸碰風險系數(shù)，評價鍵合絲發(fā)生觸碰的風險大小，該方法具體步驟如下：

步驟一：鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移影響因素分析

步驟二：確定高密度鍵合絲的建模參數(shù)

步驟三：高密度鍵合絲結(jié)構(gòu)仿真建模

步驟四：高密度鍵合絲結(jié)構(gòu)模型簡化

步驟五：高密度鍵合絲沖擊振動仿真分析

步驟六：利用田口分析確定高密度鍵合絲觸碰風險影響因素的重要度排序

步驟七：觸碰風險分析

步驟八：鍵合絲設(shè)計改進

鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移模型：

其中，δ是相鄰鍵合絲橫向偏轉(zhuǎn)位移和；E是金線的彈性模量；I是慣性矩；H是鍵合絲的弧高；S是鍵合絲的總長度；F是作用在鍵合絲每單位長度的分布力；G是金線的剪切模量；J是極慣性矩；L是鍵合絲的跨距；

觸碰風險系數(shù)：

其中，μ是鍵合絲觸碰風險系數(shù)；δ是相鄰鍵合絲橫向偏轉(zhuǎn)位移和；d是鍵合絲之間的間距；根據(jù)鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移模型及觸碰風險系數(shù)，得到高密度封裝集成電路在受到機械沖擊時發(fā)生觸碰短路的風險大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于田口設(shè)計的高密度鍵合絲沖擊觸碰風險評估方法，其特征在于：基于材料力學的理論，通過對鍵合絲結(jié)構(gòu)的分析得到影響鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移的因素，其具體過程如下：

鍵合絲受到?jīng)_擊加速度載荷的作用下，鍵合絲受到集中載荷，共同承受彎曲與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用，根據(jù)材料力學的理論，鍵合絲的橫向偏移是由彎矩和扭矩共同作用產(chǎn)生的，可以把鍵合絲總的橫向偏移變形量寫作：

δ＝δ_B+δ_T

其中δ是總的橫向偏移變形量，δ_B是由彎曲引起的變形量，δ_T是由扭轉(zhuǎn)的變形量，基于材料力學的基本理論，彎曲分布力引起的變形量為：

其中，E是金線的彈性模量；I是慣性矩；EI稱為圓軸的彎曲剛度；H是鍵合絲的弧高；f_B是鍵合絲的彎曲幾何因子；S是鍵合絲的總長度；F是作用在鍵合絲每單位長度的分布力

同樣的，扭轉(zhuǎn)引起的形變量為：

G是金線的剪切模量；J是極慣性矩；GJ稱為圓軸的扭轉(zhuǎn)剛度；L是鍵合絲的跨距；f_T是鍵合絲的扭轉(zhuǎn)幾何因子

因此，鍵合絲總的橫向偏轉(zhuǎn)位移可以表示為：

在引線鍵合工藝中，鍵合絲的截面形狀都是圓形，故慣性矩極慣性矩剪切模量和彈性模量之間的關(guān)系為μ是泊松比

從鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移的材料力學推導(dǎo)公式可以看出，影響鍵合絲偏轉(zhuǎn)位移的因素有鍵合絲的材料、鍵合絲的跨距、鍵合絲的弧高、鍵合絲的直徑、施加的沖擊載荷，作為后續(xù)高密度鍵合絲結(jié)構(gòu)仿真建模、高密度鍵合絲結(jié)構(gòu)模型簡化及高密度鍵合絲沖擊振動仿真分析的輸入。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于田口設(shè)計的高密度鍵合絲沖擊觸碰風險評估方法，其特征在于：高密度鍵合絲結(jié)構(gòu)模型建立需要確定的參數(shù)包括鍵合絲的跨距、鍵合絲的弧高、鍵合絲的直徑、材料特性和環(huán)境應(yīng)力參數(shù)，針對不同的信息，通過器件手冊、器件設(shè)計文件、設(shè)計經(jīng)驗值和相關(guān)標準獲得，參數(shù)組合方式按照正交試驗的正交表進行設(shè)計。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于田口設(shè)計的高密度鍵合絲沖擊觸碰風險評估方法，其特征在于：高密度鍵合絲的沖擊振動仿真建模包括CAD模型和FEA模型，其具體過程如下：

高密度封裝鍵合絲模型分為CAD模型和FEA模型；

高密度封裝鍵合絲的CAD模型是結(jié)合器件幾何信息和材料信息，幾何信息包括分析對象在空間中的組成和相關(guān)尺寸信息，在具體分析中由相應(yīng)的CAD模型中獲得或直接在仿真軟件中建立；材料信息包括密度、彈性形變和泊松比；

鍵合絲的FEA模型是結(jié)合鍵合絲結(jié)構(gòu)、材料力學特性建立的有限元模型，描述分析對象的幾何結(jié)構(gòu)以及力學傳遞特性。