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文档简介

热声引线键合技术Thermosonicbonding热声键合技术概述

热压超声波键合工艺包括热压焊与超声焊两种形式的组合。就是在超声波键合的基础上，采用对加热台和劈刀同时加热的方式，加热温度较低(低于温度值，大约150℃)，加热增强了金属间原始交界面的原子相互扩散和分子(原子)间作用力，金属的扩散在整个界面上进行，实现金丝的高质量焊接。键合技术类型与主要特点引线键合工艺可分为三种：热压键合，超声波键合与热压超声波键合。热压键合热压键合是引线在热压头的压力下，高温加热(>250℃)焊丝发生形变，通过对时间、温度和压力的调控进行的键合方法。键合时，被焊接的金属无论是否加热都需施加一定的压力。金属受压后产生一定的塑性变形，而两种金属的原始交界面处几乎接近原子力的范围，两种金属原子产生相互扩散形成牢固的焊接。超声波键合超声波键合不加热(通常是室温)，是在施加压力的同时，在被焊件之间产生超声频率的弹性振动，破坏被焊件之间界面上的氧化层，并产生热量，使两固态金属牢固键合。这种特殊的固相焊接方法可描述为：在焊接开始时，金属在摩擦力作用下发生强烈的塑性流动，为纯净金属表面间的接触创造了条件。而接头区的温升以及高频振动，又进一步造成了金属晶格上原子的受激活状态。因此，当有共价键性质的金属原子互相接近到以纳米级的距离时，就有可能通过公共电子形成了原子间的电子桥，即实现了金属“键合”过程。焊接时不需加电流、焊剂和焊料，对被焊件的理化性能无影响，也不会形成任何化合物而影响焊接强度，且具有焊接参数调节灵活，焊接范围较广等优点。热声键合系统架构键合工具1球形键合键合工具2楔形键合热声键合过程当超声波作用于接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于焊料导热性，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度热声键合设备特性热压键合法超声键合法热超声键合法可用的丝质及直径Au丝φ15～φ100umAu丝，Al丝Φ10～φ500umAu丝Φ15～φ100um键合丝的切断方法高电压（电弧）拉断拉断(超声压头)拉断(送丝压头)高电压(电弧)高电压（电弧）拉断优点键合牢固，强度高；在略粗糙的表面上也能键合；键合工艺简单无需加热；对表面洁净度不十分敏感；与热压键合法相比，可以在较低温度、较低压力下实现键合缺点对表面清洁度很敏感；应注意温度对元件的影响对表面粗糙度敏感；工艺控制复杂需要加热；与热压法相比工艺控制要复杂些其他适用于单片式LSI最适合采用Al丝适用于多芯片LSI的内部布线连接

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