Wire-Bonding工艺以及基本知识

WireBonding技術入門 WireBonding原理Bonding用WireBonding用Capillary焊接时序圖BSOB BBOSWirebondingloop 線弧 Wirebond不良分析 Preparedby 神浩Date Nov 11th 2009 1 WireBonding 引線鍵合技術WireBonding的作用電路連線 使晶片與封裝基板或導線框架完成電路的連線 以發揮電子訊號傳輸的功能WireBonding的分類按工藝技術 1 球形焊接 ballbonding 2 楔形焊接 wedgebonding 按焊接原理 IC封裝中電路連接的三種方式 倒裝焊 Flipchipbonding 載帶自動焊 TAB tapeautomatedbonding 引線鍵合 wirebonding 1 WireBonding原理 1 WireBonding的四要素 Time 時間 Power 功率 Force 壓力 Temperature 溫度 熱超聲焊的原理 对金属丝和压焊点同时加热加超声波 接触面便产生塑性变形 并破坏了界面的氧化膜 使其活性化 通过接触面两金属之间的相互扩散而完成连接 1 2 Bonding用Wire AuWIRE的主要特性 具有良好的導電性 僅次於銀 銅 电阻率 的比較Ag Cu Au Al 據有較好的抗氧化性 據有較好的延展性 便於線材的制作 常用AuWire直径为23 25 30 具有对熱压缩Bonding最适合的硬度具有耐樹脂Mold的應力的機械強度成球性好 經電火花放電能形成大小一致的金球 高純度 4N 99 99 1 3 Bonding用Capillary Capillary主要的尺寸 H HoleDiameter Hole径 T TipDiameterB ChamferDiameter orCD IC InsideChamferICANGLE InsideChamferAngleFA FaceAngle Face角 OR OutsideRadius Hole径 Hole径是由规定的Wire径 WireDiameter 来決定H 1 2 1 5WD Capillary的選用 1 15 15XX 直徑1 16inch 約1 6mm 標準氧化鋁陶瓷XX51 capillary產品系列號18 HoleSize直徑為0 0018in 約46 m 437 capillary總長0 437in 約11 1mm GM capillarytip無拋光 P capillarytip有拋光 50 capillarytip直徑T值為0 0050in 約127 m 4 IC為0 0004in 約10 m 8D 端面角度faceangle為8 10 外端半徑OR為0 0010in 約25 m 20D 錐度角為20 CZ1 材質分類 分CZ1 CZ3 CZ8三種系列 1 Capillary尺寸對焊線品質的影響 Chamfer径 Chamfer径过于大的话 Bonding強度越弱 易造成虛焊 1 Chamfer角 ICA Chamfer角 小 BallSize 小Chamfer角 大 BallSize 大 ChamferAngle 90 ChamferAngle 120 将Chamfer角由90 变更為120 可使Ball形状变大 随之Ball的宽度变宽 与Pad接合面積也能变宽 1 荷重过度附加接触面导致破损 HillCrack発生 OR OuterRadius 及FA FaceAngle 对HillCrack Capillary的OR OuterRadius 及FA FaceAngle 的數值是重要影響因素 1 FA FaceAngle 0 8 變更FA0 8 的變更並未能增加WirePull的測試強度 但如下图所示 能夠增加2ndNeck部的穩定性 FA 0 FA 8 1 4 焊接时序圖 1 焊头動作步驟焊头在打火高度 复位位置 1 焊头在向下运动的过程中 金球通过空气张力器的空气张力 使金球紧贴瓷嘴凹槽FABCaptureWithinTheChamferDiameterofCapillaryDuringDescendingMotion FABPullUpwardsbyAirTensioner 线夹打开 WireClampOpen 在第一焊点搜索高度开始 焊头使用固定的速度搜索接触高度AtSearchHeightPositionBondHeadSwitchtoConstantSpeed SearchSpeed toSearchForContact 第一焊点搜索速度1stSearchSpeed1 第一焊点搜索高度1stSearchHeight 焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度 1 第一焊點接触階段 最初的球形和质量決定于1STBOND CONTACTTIMECONTACTPOWER CONTACTFORCE 线夹打开 WireClampOpen 最初的球形影响参数 接觸压力和预备功率ImpactForceandStandbyPower 1 最终的球形和质量決定于1STBOND BASETIMEBASEPOWERBASEFORCE 线夹打开 WireClampOpen 第一焊点焊接階段 1 完成第一点压焊后 焊头上升到反向高度 1 反向距离 1 焊头上升到线弧高度位置 焊头向上运动BONDHEADMOVEUP 线夹关上 WIRECLAMPCLOSE 计算线长CalculatedWireLength 线夹关上后 开始第一点压焊检测M CSTARTTODOTHE1STBONDNONSTICKDETECTIONATLOOPTOPPOSITIONAFTERW CCLOSE 1 搜索延遲 搜索延迟 XY工作台向第二压点移动 焊头不动SEARCHDELAY XYTABLEMOVETOWARDS2NDBOND BHMOTIONLESS 1 XYZ移向第二压点搜索高度 1 第二焊点接触階段 最初的楔形影响参數2ndbond ContactTime 接触时间 ContactPower 接触功率 ContactForce 接触压力 1 1 焊头在尾丝高度 1 拉断尾丝 线夹在尾丝位置关上 把尾丝从第二压点拉断后 焊头上升到打火高度AfterWireClampCloseAtTailPosition ItWillTearTheWireFromStitchAsBHContinueToAscendToFireLevel 线夹关上WIRECLAMPCLOSE 1 金球形成 开始下一個压焊过程 1 BSOB的應用 1 晶體橋接2 改善第二點不易黏3 弧度高度限制 5 BSOB BBOS BBOS BONDBALLONSTICH BSOB BONDSTICHONBALL 1 BSOB時BONDHEAD的動作步驟 1 BallOffset 設定範圍 80 20 一般設定 60 此項設定值球時 當loopbase拉起後 capillary要向何方向拉弧 BSOB的二個重要參數 Capillarycenter 60 Capillarycenter60 Ballcenter 1 2ndBondPtOffset此項是設定2銲點魚尾在BALL上的偏移距離 其單位是xyMotorStep 0 2um 一般設定 60此參數主要目的以確保2銲點魚尾與植球有最大的黏著面積 WireOffset0 1 BSOBBALL BSOBBALL 最佳BSOB效果 最佳BSOB效果 1 正常 正常 FAB過大 BASE參數過小 BASE參數過大 BALL過大 STICHBASE參數過小 BALL過小 STICHBASE參數過大 BSOB2ndstich不良 1 6 Wirebondingloop Q Loop M LOOP SquareLoop PENTALOOP