引線鍵合(電子制造技術(shù))教材課件

引線鍵合引線鍵合半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的兩種連接方式引線鍵合倒裝芯片半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的兩種連接方式引線鍵合倒裝芯片定義：引線鍵合是以非常細(xì)小的金屬引線的兩端分別與芯片和管腳鍵合而形成電氣連接鍵合工具鍵合條件引線球鍵合熱壓鍵合金線鍵合楔鍵合超聲鍵合銅線鍵合熱超聲鍵合鋁線鍵合分類：常用:熱超聲金絲球鍵合定義：引線鍵合是以非常細(xì)小的金屬引線的鍵合工具鍵合條件引線球熱壓鍵合熱壓鍵合是引線在熱壓頭的壓力下,高溫加熱(>250℃)焊絲發(fā)生形變,通過對時間、溫度和壓力的調(diào)控進(jìn)行的鍵合方法超聲波鍵合超聲波鍵合不加熱(通常是室溫),是在施加壓力的同時,在被焊件之間產(chǎn)生超聲頻率的彈性振動,破壞被焊件之間界面上的氧化層,并產(chǎn)生熱量,使兩固態(tài)金屬牢固鍵合。熱超聲鍵合熱壓超聲波鍵合工藝包括熱壓焊與超聲焊兩種形式的組合?？山档图訜釡囟取⑻岣哝I合強(qiáng)度、有利于器件可靠性熱壓鍵合三種鍵合工藝比較鍵合工藝鍵合壓力鍵合溫度（℃）超聲波能量適用引線材料適用焊盤材料熱壓型高300-500無AuAl、Au超聲型低25有Au、AlAl、Au熱超聲型低100-150有AuAl、Au三種鍵合工藝比較鍵合工藝鍵合壓力鍵合溫度超聲波適用適用熱壓型兩種鍵合形式比較鍵合形式鍵合工藝鍵合工具引線材料焊盤材料速度v/N·s-1球鍵合熱壓熱超聲劈刀AuAl、Au10(熱超聲）楔鍵合熱超聲超聲波楔Au、AlAl、Au4芯片表面第一焊點(diǎn)，線弧引線框架/基板第二焊點(diǎn)基本步驟：兩種鍵合形式比較鍵合形式鍵合工藝鍵合工具引線材料焊盤材料速度主要工藝參數(shù)介紹鍵合溫度WB工藝對溫度有較高的控制要求。過高的溫度不僅會產(chǎn)生過多的氧化物影響鍵合質(zhì)量，并且由于熱應(yīng)力應(yīng)變的影響，圖像監(jiān)測精度和器件的可靠性也隨之下降。在實際工藝中，溫控系統(tǒng)都會添加預(yù)熱區(qū)、冷卻區(qū)，提高控制的穩(wěn)定性，需要安裝傳感器監(jiān)控瞬態(tài)溫度主要工藝參數(shù)介紹鍵合溫度主要工藝參數(shù)介紹鍵合時間通常都在幾毫秒，鍵合點(diǎn)不同，鍵合時間也不一樣一般來說，鍵合時間越長，引線球吸收的能量越多，鍵合點(diǎn)的直徑就越大，界面強(qiáng)度增加而頸部強(qiáng)度降低。但是長的時間，會使鍵合點(diǎn)尺寸過大，超出焊盤邊界并且導(dǎo)致空洞生成概率增大主要工藝參數(shù)介紹鍵合時間主要工藝參數(shù)介紹超聲功率與鍵合壓力超聲功率對鍵合質(zhì)量和外觀影響最大，因為它對鍵合球的變形起主導(dǎo)作用。過小的功率會導(dǎo)致過窄、未成形的鍵合或尾絲翹起；過大的功率導(dǎo)致根部斷裂、鍵合塌陷或焊盤破裂。增大超聲功率通常需要增大鍵合力使超聲能量通過鍵合工具更多的傳遞到鍵合點(diǎn)處主要工藝參數(shù)介紹超聲功率與鍵合壓力引線鍵合材料焊接工具焊接工具負(fù)責(zé)固定引線、傳遞壓力和超聲能量、拉弧等作用。楔鍵合所使用的焊接工具叫楔形劈刀,通常是鎢碳或是碳鈦合金,在劈刀尾部有一個呈一定角度的進(jìn)絲孔;球鍵合使用的工具稱為毛細(xì)管劈刀,它是一種軸形對稱的帶有垂直方向孔的陶瓷工具。引線鍵合材料引線鍵合材料引線材料Au絲:鍵合后不需密閉封裝。表面清潔度是保證可靠連接和防止劈刀阻塞的重要因素。Al絲:其鍵合成本和溫度較低，通常添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的Si或1%的Mg以合金強(qiáng)化Au-Al系:是引線鍵合中最廣泛使用的系統(tǒng)。引線鍵合材料引線材料引線鍵合材料超聲波系統(tǒng)主要目的：降低鍵合溫度兩種類型:恒壓和恒流，事實表明:恒壓發(fā)生器性能要優(yōu)于恒流引線鍵合材料超聲波系統(tǒng)影響內(nèi)引線鍵合可靠性的因素界面上絕緣層的形成金屬化層缺陷表面沾污,原子不能互擴(kuò)散材料間的接觸應(yīng)力不當(dāng)環(huán)境不良鍵合引線與電源金屬條之間放電引起失效(靜電損傷)影響內(nèi)引線鍵合可靠性的因素改進(jìn)鍵合質(zhì)量的措施嚴(yán)格器材檢驗,認(rèn)真處理管殼及芯片加強(qiáng)金屬化工藝蒸發(fā)的前處理清潔保護(hù)措施改進(jìn)鍵合質(zhì)量的措施工藝優(yōu)化方法封裝工藝的研究方式主要是數(shù)據(jù)實驗分析和理論分析。理論方法一般通過有限元分析，了解鍵合機(jī)理，達(dá)到優(yōu)化工藝參數(shù)的目的工藝優(yōu)化方法引線鍵合質(zhì)量與可靠性評價標(biāo)準(zhǔn)用于引線鍵合評價的國際標(biāo)準(zhǔn)如下(未特殊注明的均出自MIL-STD-883E):內(nèi)部觀察(方法2010;測試條件A和B);傳輸延遲測量(方法3003);破壞性鍵合拉脫力測試(方法2011);非破壞性鍵合拉脫力測試(方法2023);球鍵合剪切力測試(ASTMFl269-89);恒加速度(方法2001,測試條件E);隨機(jī)振動(方法2026);機(jī)械沖擊(方法2002);熱老化(方法1008);耐潮濕性(方法1004)。引線鍵合質(zhì)量與可靠性評價標(biāo)準(zhǔn)用于引線鍵合評價的國際標(biāo)準(zhǔn)如下(ThankYouThankYou引線鍵合引線鍵合半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的兩種連接方式引線鍵合倒裝芯片半導(dǎo)體封裝內(nèi)部的兩種連接方式引線鍵合倒裝芯片定義：引線鍵合是以非常細(xì)小的金屬引線的兩端分別與芯片和管腳鍵合而形成電氣連接鍵合工具鍵合條件引線球鍵合熱壓鍵合金線鍵合楔鍵合超聲鍵合銅線鍵合熱超聲鍵合鋁線鍵合分類：常用:熱超聲金絲球鍵合定義：引線鍵合是以非常細(xì)小的金屬引線的鍵合工具鍵合條件引線球熱壓鍵合熱壓鍵合是引線在熱壓頭的壓力下,高溫加熱(>250℃)焊絲發(fā)生形變,通過對時間、溫度和壓力的調(diào)控進(jìn)行的鍵合方法超聲波鍵合超聲波鍵合不加熱(通常是室溫),是在施加壓力的同時,在被焊件之間產(chǎn)生超聲頻率的彈性振動,破壞被焊件之間界面上的氧化層,并產(chǎn)生熱量,使兩固態(tài)金屬牢固鍵合。熱超聲鍵合熱壓超聲波鍵合工藝包括熱壓焊與超聲焊兩種形式的組合?？山档图訜釡囟?、提高鍵合強(qiáng)度、有利于器件可靠性熱壓鍵合三種鍵合工藝比較鍵合工藝鍵合壓力鍵合溫度（℃）超聲波能量適用引線材料適用焊盤材料熱壓型高300-500無AuAl、Au超聲型低25有Au、AlAl、Au熱超聲型低100-150有AuAl、Au三種鍵合工藝比較鍵合工藝鍵合壓力鍵合溫度超聲波適用適用熱壓型兩種鍵合形式比較鍵合形式鍵合工藝鍵合工具引線材料焊盤材料速度v/N·s-1球鍵合熱壓熱超聲劈刀AuAl、Au10(熱超聲）楔鍵合熱超聲超聲波楔Au、AlAl、Au4芯片表面第一焊點(diǎn)，線弧引線框架/基板第二焊點(diǎn)基本步驟：兩種鍵合形式比較鍵合形式鍵合工藝鍵合工具引線材料焊盤材料速度主要工藝參數(shù)介紹鍵合溫度WB工藝對溫度有較高的控制要求。過高的溫度不僅會產(chǎn)生過多的氧化物影響鍵合質(zhì)量，并且由于熱應(yīng)力應(yīng)變的影響，圖像監(jiān)測精度和器件的可靠性也隨之下降。在實際工藝中，溫控系統(tǒng)都會添加預(yù)熱區(qū)、冷卻區(qū)，提高控制的穩(wěn)定性，需要安裝傳感器監(jiān)控瞬態(tài)溫度主要工藝參數(shù)介紹鍵合溫度主要工藝參數(shù)介紹鍵合時間通常都在幾毫秒，鍵合點(diǎn)不同，鍵合時間也不一樣一般來說，鍵合時間越長，引線球吸收的能量越多，鍵合點(diǎn)的直徑就越大，界面強(qiáng)度增加而頸部強(qiáng)度降低。但是長的時間，會使鍵合點(diǎn)尺寸過大，超出焊盤邊界并且導(dǎo)致空洞生成概率增大主要工藝參數(shù)介紹鍵合時間主要工藝參數(shù)介紹超聲功率與鍵合壓力超聲功率對鍵合質(zhì)量和外觀影響最大，因為它對鍵合球的變形起主導(dǎo)作用。過小的功率會導(dǎo)致過窄、未成形的鍵合或尾絲翹起；過大的功率導(dǎo)致根部斷裂、鍵合塌陷或焊盤破裂。增大超聲功率通常需要增大鍵合力使超聲能量通過鍵合工具更多的傳遞到鍵合點(diǎn)處主要工藝參數(shù)介紹超聲功率與鍵合壓力引線鍵合材料焊接工具焊接工具負(fù)責(zé)固定引線、傳遞壓力和超聲能量、拉弧等作用。楔鍵合所使用的焊接工具叫楔形劈刀,通常是鎢碳或是碳鈦合金,在劈刀尾部有一個呈一定角度的進(jìn)絲孔;球鍵合使用的工具稱為毛細(xì)管劈刀,它是一種軸形對稱的帶有垂直方向孔的陶瓷工具。引線鍵合材料引線鍵合材料引線材料Au絲:鍵合后不需密閉封裝。表面清潔度是保證可靠連接和防止劈刀阻塞的重要因素。Al絲:其鍵合成本和溫度較低，通常添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的Si或1%的Mg以合金強(qiáng)化Au-Al系:是引線鍵合中最廣泛使用的系統(tǒng)。引線鍵合材料引線材料引線鍵合材料超聲波系統(tǒng)主要目的：降低鍵合溫度兩種類型:恒壓和恒流，事實表明:恒壓發(fā)生器性能要優(yōu)于恒流引線鍵合材料超聲波系統(tǒng)影響內(nèi)引線鍵合可靠性的因素界面上絕緣層的形成金屬化層缺陷表面沾污,原子不能互擴(kuò)散材料間的接觸應(yīng)力不當(dāng)環(huán)境不良鍵合引線與電源金屬條之間放電引起失效(靜電損傷)影響內(nèi)引線鍵合可靠性的因素改進(jìn)鍵合質(zhì)量的措施嚴(yán)格器材檢驗,認(rèn)真處理管殼及芯片加強(qiáng)金屬化工藝蒸發(fā)的前處理清潔保護(hù)措施改進(jìn)鍵合質(zhì)量的措施工藝優(yōu)化方法封裝工藝的研究方式主要是數(shù)據(jù)實驗分析和理論分析。理論方法一般通過有限元分析，了解鍵合機(jī)理，達(dá)到優(yōu)化工藝參數(shù)的目的工藝優(yōu)化方法引線鍵合質(zhì)量與可靠性評價標(biāo)準(zhǔn)用于引線鍵合評價的國際標(biāo)準(zhǔn)如下(未特殊注明的均出自MIL-STD-883E):內(nèi)部觀察(方法2010;測試條件A和B);傳輸延遲測量(方法3003)