焊线机操作的基础

目錄１．銲線的種類２．結球銲線(BALLBONDING)

的操作３．結球銲線的實際操作４．Bonding用線材５．Bonding用瓷嘴６．銲線技術（製程技術）

附錄１．拉力測試時Pull位置的影響

附錄２．關於CRATERING

附錄３．關於電鍍銲線機操作的基礎１．銲線的種類BallBonderWedgeBonder將半導體IC晶片上的接續電極與Package外部引出用端子之間，利用打線予以連接。將相連的金屬加熱，以熱或超音波振動、或熱+超音波振動，使其接合。(源自於:SEAJ半導體製造機台用語辭典)此方式是以降低打線溫度為目的所開發而成。為彌補因溫度低造成熱能減少，因此附加上超音波能量打線溫度：３００℃前後打線溫度：１００～２００℃前後低溫化熱壓著TPC方式使用Ａｕ線來銲線的技術，最早是在１９５０年代，由美國貝爾研究所的研究小組所確立，之後美國機台製造廠商開發手動式機台，將結球銲線的操作被實際應用，且普及的被採用至今。WedgeBonding鋁Al、金Au線BALLBONDING

金Au、銅Cu線WIREBONDING超音波・熱壓著方式Ver.12WIREBONDINGPROCESS的基礎熱壓著法與超音波・熱壓著法的比較－接合要素之比較－－接合時所需的物理性効果比較－項目熱壓著法超音波・熱壓著法接合要素熱荷重銲針磨動VIB熱荷重超音波振動U.S.溫度高（300℃以上）較低（200℃前後）参考資料熱壓著法超音波・熱壓著法接合所需的物理性効果（銲針磨動）優（超音波振動）塑性變形増大變形量増加空孔密度増大（銲針磨動）優（超音波振動）因温度使原子擴散定數増大優（高溫）劣（較低溫）原子密度差距(濃淡斜率)増大劣優（超音波振動）Ver.13WIREBONDINGPROCESS的基礎２．銲線操作①搜尋動作

在瓷嘴前端突出的線頂端形成金球，瓷嘴朝向１ｓｔ銲點位置（PAD表面）以低速（５ｍｍ／ｓｅｃ－２０ｍｍ／ｓｅｃ）下降。②１ｓｔ銲點

瓷嘴碰觸到銲墊表面後，依静荷重、超音波振動及溫度，使金球被壓著在銲墊表面上。③

打線弧

１ｓｔ銲點完成後，瓷嘴朝２ｎｄ銲點移動的過程中，瓷嘴上升約５ｍｍ，釋出線弧形成時所需的金線長度。④－⑤

線弧形成

接著在瓷嘴從最高點朝２ｎｄ銲點移動的過程中，金線被瓷嘴吸入，連帶著多餘的線到達２ｎｄ銲點。⑥

２ｎｄ銲點到達２ｎｄ銲點後，依静荷重、超音波振動及溫度，使金線被壓著在LEAD表面。⑦FEEDUP線尾產生２ｎｄ點銲線完成後，為了下次的打線時形成所需的金球，既定的金線被釋出，上升到SPARK的高度。⑧金球形成

瓷嘴上升至SPARK高度後，因放電而使金線前端形成金球。線弧形成LEAD搜尋動作半導体晶片①１ｓｔ

銲點②金線釋出③金線吸入④⑤金球形成線弧軌跡形成放電

形成金球⑧２ｎｄ

焊點⑥FEEDUP線尾產生⑦※無線弧控制之情形Ver.14WIREBONDINGPROCESS的基礎３．結球銲線的實際操作手段DIEBONDER

DIEBONDER導線架L/F／基板接著劑半導體晶片烘烤BallBonding線瓷嘴打線技術（製程技術）BallBONDER（機台技術）Ver.15WIREBONDINGPROCESS的基礎

主要特徴等上述極佳的化學、機械特性※本項資料、圖表等，自田中電子工業及日鉄MICROMETAL技術資料轉載４．Bonding用金線４－１金線的主要特徴在現今半導體組裝過程中超音波・熱壓著打線方式為BallBonding的主流，而金線是最適合且不可或缺的半導體DEVICE封裝材料。在大氣中或水中，化學性安定，不會氧化在金屬中，延展性最佳、於打線時可使用加工至直徑１０～３８μｍ（MICORMETER：１／１０００ｍｍ）的超細線不易吸收氣體對於熱壓著打線，硬度最合適其機械性的強度可承受樹脂封膠壓力僅次於銀、銅的高導電性電阻比率（μΩ・ｃｍ）的比較銀（１.６）＜銅（１.７）＜金（２.３）＜鋁（２.７）Ver.16WIREBONDINGPROCESS的基礎電氣傳導性（電流傳導容易）影響金屬導電程度，也就是決定電子移動量的重要因素，包含金屬結晶中的自由電子數、金屬

結晶兩端的電位差、妨礙自由電子移動的阻抗等因素。自由電子數，一般以１價的金屬最多、導電性高。結晶中兩端電位差越大，自由電子數越多，導電性也越高。電氣阻抗越小，則移動電子數越増加、導電性也越高。自由電子

相對於不能與原子或分子相離太遠的束縛電子，自由電子可在真空或物質中自由移動。金屬中的傳導電子在傳導帶時就是自由電子，因與格子振動的相互作用，有說明導電、

熱傳導、比熱、磁性等特徴。電氣阻抗

施與在物體一定電壓Ｖ時，所通過的穩定電流為Ｉ、則Ｒ＝Ｖ／Ｉ為該物體之電氣阻抗。截面積也一樣，在A中長度Ｌ的線狀物體，Ｒ＝ρＬ／A中的ρ被稱做電氣阻抗率（電氣

阻抗比），是［Ω・ｃｍ］為單位的物理定數。電氣阻抗中電流流通，則產生每單位時間發生Ｉ*2・Ｒ的焦耳熱（Ｗ）。用語解説Ver.17WIREBONDINGPROCESS的基礎在高純度（５Ｎ：９９．９９９％）の純金中添加特定的不純物質，以及在加工過程中的均勻擴散處理（熱處理：Anneal退火），可製造出具有各種特性之線種。４．Bonding用金線４－２金線的製造過程範例（引用自田中電子工業綜合目錄）Ver.18WIREBONDINGPROCESS的基礎用語解説壓延加工

壓延加工是指形成平板狀、某固定形狀、棒狀、管狀等的多功能加工法。依加工材料的溫度可分

為熱壓延與冷壓延。熱壓延是處理較大材料的壓延。

冷壓延，因是在常溫下，當然絕對應力阻抗高，加工困難度也變高，但尺寸精準度較佳，可達到

成品表面完美的目的。

固定形狀材料的壓延，是在滾筒內沿著溝道成形，隨溝道形狀的依序變化，而逐漸接近成品的多

段式滾筒壓延。應力阻抗

從應力－應變曲線，取得塑性應變的絶對値ε，及應力的絶對値σ，來表示σ－ε關係時，σ是

在塑性變形時的材料特有數値。這數值就稱為應力阻抗。應力阻抗之測定

材料應力阻抗之測定，有拉力測試、壓縮測試及硬度測試等等。其中最常做的測試是拉力測試，降伏應力、或是耐力、拉力強度等特性外，伸展、壓縮

、加工硬化指數、r值等特性，都可由塑性變形求得。壓縮測試方面，雖然不像拉力測試時易發生中間細的狀況，但若不注意減少工具與材料間摩擦之

問題，會有Barreling的狀況發生。硬度測驗，其優點是可在細微部分測定，但需要誤差處理。Ver.19WIREBONDINGPROCESS的基礎除純度以外，金線要求以下機能尺寸精準度高（能控制在0.1um）表面圓滑、有金屬光澤表面無髒物、污垢拉力強度、伸展率能達指定程度捲線狀況少在金線前端形成的球，其形狀一定且非常圓４．Bonding用金線４－３對金線之要求Ver.110WIREBONDINGPROCESS的基礎各Type的高溫特性與Loop高度的關係各Type線之強度一般線：Y,C,FA,M3,G低Loop用線：GL-2,GLD高強度線：GMG,GMH合金線：GPG４．Bonding用金線４－４Bonding用金線列表

（田中電子工業製金線範例有關其他公司的線，請參照目錄）

Ver.111WIREBONDINGPROCESS的基礎與高純度線做比較，在常温及高温時的機械性強度較高耐模流極優在大氣中、可形成完整的圓球InitialBall本體的再結晶粒小與高純度線比較、接合力高BallNeck強度較強Ａｕ／Ａｌ接合度提高■與高純度線比較，電阻略高（１.３倍左右）合金線之特徴一般的機械性強度，在強度測試中可同時測定出斷裂強度（ｇｆ）與伸展率（％）為因應近年來各種半導體封裝的應用，已投入開發純度２Ｎ（９９％）～

３Ｎ（９９.９％）合金（Alloy）線的市場。４．Bonding用金線４－５合金線（１）Ver.112WIREBONDINGPROCESS的基礎∥合金、高純度金線範例針對近年來急速以Pitch展開的FinePadPitch化，提出下列要求各金線之詳細特點，請參照各公司之目錄在微小銲墊上打線接合信賴性的提升隨著線徑的細小化

耐模流性的改良隨著線徑的細小化改良金線強度要求開發新線種，擁有舊有高純度線所無法擁有的特性合金線高強度線田中電子工業ＧＰＧＧＭＨ,ＧＭＧ日鉄MICROMETALＲ,ＧＮＴ５開發合金線（２Ｎ～３Ｎ）

與４Ｎ

KEEP的高強度線４．Bonding用金線４－５合金線（２）Ver.113WIREBONDINGPROCESS的基礎常溫（２５℃）與高溫（２５０℃）的合金線與高純度線機械特性比較４．Bonding用金線４－５合金線（３）（以下引用田中電子工業合金線資料）高純度線合金線合金線高純度線BreakingLoad(gf)Elongation(%)高溫特性範例(φ25um)250D