随着IC芯片技术的不断发展,芯片的规模越来越大,信号I/O数量越来越多,但封装的面积越来越小,针脚间距越来越小,使得倒装芯片凸点互连技术得到迅速发展。传统的倒装芯片封装采用含铅焊料凸点实现互连,随着绿色制造的倡导实施及金比焊料在导电率及热传导率上的优势,金凸点互连技术将逐渐成为倒装芯片封装的一种较好的解决方案。但由于国外技术的封锁,高速共面剪切断丝核心技术处于保密阶段,国内对金凸点剪切断丝机理方面的研究尚属空白。本文针对上述问题,对金凸点制作过程中的电子放电过程及影响热影响区长度的放电参数进行了分析,研究了影响剪切断丝过程的工艺参数,并基于所建立的数值分析模型进行了相关的实验研究。为了提高金凸点剪切断丝的精度,首先需要研究金丝烧球的电子放电过程。在本文的分析中,建立了金丝与打火杆之间的放电模型,基于此放电模型,通过计算放电间隙之间的自洽电场,电子与离子的质量、动量及能量守恒方程,得出放电过程中带点粒子的密度分布,放电间隙间的电流增长及电子温度随时间变化的情况,同时得到通过等离子体传递到金丝上的热量。为了使计算结果更加精确,在计算过程中引入了适体坐标系,使数值计算时金丝的形状更加接近实际形状。对放电过程的分析为研究放电参数对金丝热影响区的影响规律提供了理论依据。为分析放电参数对热影响区的影响规律,建立了金丝熔化成球的热传递数学模型,计算出不同的放电电流及放电时间传递到金丝上的热量,而热量的多少决定着所形成金球的大小,同时也决定着热影响区的强度及长度。分析结果表明,在形成同样大小金球的情况下,随着放电电流的增大,热影响区的长度减小。在相同的放电电流情况下,随着放电时间的增加金球的直径逐步增大,同时热影响区的长度也会逐渐增大。因此要获得较短的热影响区,需增大放电电流,减小放电时间。劈刀剪切金丝断丝时的位置为金球与金丝的连接处,为了更好地研究剪切断丝机理,利用有限元分析软件模拟了金球的凝固过程,分析结果表明,在凝固过程开始后,柱状晶粒基于未熔金丝末端部分晶粒同质外延生长并以辐射状向金球周围延伸。各柱状晶粒的晶向略有不同,决定柱状晶晶向的主要因素为金球内部的热传递方向。金球凝固过程中内部热量散失的主要途径为热传导。为研究劈刀剪切断丝过程中金丝的受力及塑性变形情况,使用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对金球的焊接及劈刀的剪切断丝过程进行了模拟。分析结果表明,金球焊接过程中金丝基本不受影响,即热影响区的性质不会改变。在劈刀剪切断丝过程中,金丝的最大受力点并不是劈刀与金线的接触点,而是位于接触点的前部,即塑性变形的失效点。同时调整影响剪切断丝过程的各个参数,得出剪切断丝过程的最优参数区间。最后,对电子放电成球及剪切断丝过程了进行了实验研究。结果表明,针对于直径为25.4μm的金丝,当放电电流在25mA以上、直径设定为50.8μm时,金球在直径、圆度、对称度及表面质量等几个方面表现最佳。针对于不同的剪切速度及剪切位置,都能较好地将金丝剪切断,且共面性较好,这说明剪切速度和剪切位置对断丝的影响不大。表明若能将金球较好地焊接到基板上面且劈刀运动的方位一致,就能制作出共面性一致的钉头金凸点,验证了劈刀剪切断丝有限元模拟的正确性。