Wire-Bonding工藝以及基本知識(shí)

WireBonding技術(shù)入門WireBonding原理Bonding用WireBonding用Capillary焊接時(shí)序圖BSOB&BBOSWirebondingloop(線弧)Wirebond不良分析Preparedby:神浩Date:Nov.11th,2021編輯課件WireBonding------引線鍵合技術(shù)WireBonding的作用電路連線，使晶片與封裝基板或?qū)Ь€框架完成電路的連線，以發(fā)揮電子訊號(hào)傳輸?shù)墓δ躓ireBonding的分類按工藝技術(shù)：1.球形焊接〔ballbonding)2.楔形焊接(wedgebonding)按焊接原理：1.熱壓焊300-500℃無超聲高壓力引線：Au2.超聲焊室溫有超聲低壓力引線：Al、Au3.熱超聲焊100~150℃有超聲低壓力引線：AuIC封裝中電路連接的三種方式：倒裝焊〔Flipchipbonding)載帶自動(dòng)焊〔TAB---tapeautomatedbonding)引線鍵合〔wirebonding)1．WireBonding原理編輯課件WireBonding的四要素：Time(時(shí)間〕Power(功率〕Force(壓力〕Temperature〔溫度〕熱超聲焊的原理：對(duì)金屬絲和壓焊點(diǎn)同時(shí)加熱加超聲波，接觸面便產(chǎn)生塑性變形，并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之間的相互擴(kuò)散而完成連接。編輯課件2．Bonding用WireAuWIRE的主要特性：具有良好的導(dǎo)電性，僅次於銀、銅。電阻率〔μΩ?ｃｍ〕的比較Ag〔１．６〕＜Cu〔１．７〕＜Au〔２．３〕＜Al〔２．７〕據(jù)有較好的抗氧化性。據(jù)有較好的延展性，便於線材的制作。常用AuWire直徑為23μｍ，25μｍ，30μｍ具有對(duì)熱壓縮Bonding最適合的硬度具有耐樹脂Mold的應(yīng)力的機(jī)械強(qiáng)度成球性好〔經(jīng)電火花放電能形成大小一致的金球〕高純度〔4N：99.99%〕編輯課件3．Bonding用CapillaryCapillary主要的尺寸：H：HoleDiameter(Hole徑)T：TipDiameterB：ChamferDiameter(orCD)IC：InsideChamferICANGLE：InsideChamferAngleFA：FaceAngle(Face角)OR：OutsideRadiusHWDHole徑〔Ｈ〕Hole徑是由規(guī)定的Wire徑ＷＤ〔WireDiameter)來決定H=1.2~1.5WDCapillary的選用：編輯課件15(15XX)：直徑1/16inch〔約1.6mm)，標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁陶瓷XX51：capillary產(chǎn)品系列號(hào)18：HoleSize直徑為0.0018in.〔約46μm〕437：capillary總長(zhǎng)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127μm〕4：IC為0.0004in.〔約10μm〕8D：端面角度faceangle為8°10：外端半徑OR為0.0010in.〔約25μm〕20D：錐度角為20°CZ1：材質(zhì)分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列1/16inch總長(zhǎng)L編輯課件Capillary尺寸對(duì)焊線品質(zhì)的影響：Chamfer徑〔ＣＤ〕Chamfer徑過于大的話、Bonding強(qiáng)度越弱，易造成虛焊.CDCD編輯課件Chamfer角〔ICA〕Chamfer角：小→BallSize：小Chamfer角：大→BallSize：大CDCA:70(Degree)MBDSmallerCD–SmallerMBDCDCA:120(Degree)MBDBiggerCD–BiggerMBDChamferAngle：90°ChamferAngle：120°將Chamfer角由90°變更為120°可使Ball形狀變大，隨之Ball的寬度變寬、與Pad接合面積也能變寬。編輯課件2ndNeck部Crack発生荷重過度附加接觸面導(dǎo)致破損→HillCrack発生OR〔OuterRadius〕及FA〔FaceAngle〕：對(duì)HillCrack、Capillary的OR〔OuterRadius〕及FA〔FaceAngle〕的數(shù)值是重要影響因素編輯課件FA〔FaceAngle〕0°→8°變更FA0°→8°的變更並未能增加WirePull的測(cè)試強(qiáng)度，但如以以下圖所示，能夠增加2ndNeck部的穩(wěn)定性。

FA：0°FA：8°編輯課件次序

動(dòng)作

1焊頭下降至第一焊點(diǎn)之搜索高度

2第一焊點(diǎn)之搜索

3第一焊點(diǎn)的接觸階段

4第一焊點(diǎn)的焊接階段

5返回高度

6返回距離

7估計(jì)線長(zhǎng)高度

8搜索延遲

9焊頭下降至第二焊點(diǎn)之搜索高度

10第二焊點(diǎn)之搜索

11第二焊點(diǎn)的接觸階段

12第二焊點(diǎn)的焊接階段

13線尾長(zhǎng)度

14焊頭回到原始位置

4.焊接時(shí)序圖編輯課件焊頭動(dòng)作步驟焊頭在打火高度(復(fù)位位置)

線夾關(guān)閉–WireClampClose空氣中的金球FreeAirBall瓷嘴-Capillary編輯課件焊頭在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,金球通過空氣張力器的空氣張力,使金球緊貼瓷嘴凹槽FABCaptureWithinTheChamferDiameterofCapillaryDuringDescendingMotion,FABPullUpwardsbyAirTensionerDie線夾翻開–WireClampOpen在第一焊點(diǎn)搜索高度開始,焊頭使用固定的速度搜索接觸高度AtSearchHeightPositionBondHeadSwitchtoConstantSpeed(SearchSpeed)toSearchForContact第一焊點(diǎn)搜索速度1stSearchSpeed1第一焊點(diǎn)搜索高度1stSearchHeight焊頭由打火高度下降到第一焊點(diǎn)搜索高度

編輯課件第一焊點(diǎn)接觸階段最初的球形和質(zhì)量決定于1STBOND：CONTACTTIMECONTACTPOWER,CONTACTFORCE,Die線夾翻開-WireClampOpen最初的球形影響參數(shù):接觸壓力和預(yù)備功率ImpactForceandStandbyPower編輯課件最終的球形和質(zhì)量決定于1STBOND：BASETIMEBASEPOWERBASEFORCEDie線夾翻開-WireClampOpen第一焊點(diǎn)焊接階段編輯課件DIE線夾打開WIRECLAMPOPEN反向高度-RH焊頭向上運(yùn)動(dòng)BONDHEADMOVEUP完成第一點(diǎn)壓焊后,焊頭上升到反向高度

編輯課件反向距離

線夾打開WIRECLAMP“Open”反向距離-RDDIEIEXY工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)X-YTABLEMOVEMENT編輯課件

焊頭上升到線弧高度位置

DIE焊頭向上運(yùn)動(dòng)BONDHEADMOVEUP線夾關(guān)上-WIRECLAMPCLOSE計(jì)算線長(zhǎng)CalculatedWireLength線夾關(guān)上后,開始第一點(diǎn)壓焊檢測(cè)M/CSTARTTODOTHE1STBONDNONSTICKDETECTIONATLOOPTOPPOSITIONAFTERW/CCLOSE編輯課件搜索延遲

搜索延遲－XY工作臺(tái)向第二壓點(diǎn)移動(dòng)－焊頭不動(dòng)SEARCHDELAY

－XYTABLEMOVETOWARDS2NDBOND－BHMOTIONLESS

DIE搜索延遲SEARCHDELAY

線夾關(guān)上WIRECLAMPCLOSE

編輯課件SYNCHRONOUSOFFSETDECSAMPLEOFFSETDIEARCMOTIONSD第二焊點(diǎn)搜索高度-2ndSch.High

第二焊點(diǎn)搜索速度-2ndSch.Speed線夾關(guān)上WIRECLAMPCLOSE線夾打開WIRECLAMPOpenatSearchPos.LeadXYZ移向第二壓點(diǎn)搜索高度

編輯課件第二焊點(diǎn)接觸階段

最初的楔形影響參數(shù)2ndbond：ContactTime〔接觸時(shí)間〕

ContactPower〔接觸功率〕

ContactForce〔接觸壓力〕DIELEAD線夾打開WIRECLAMPOPEN接觸壓力和預(yù)備功率Initialwedgeshapewillbeaffectedbyimpactforceandstandbypower

編輯課件第二壓點(diǎn)焊接階段

最終的楔形質(zhì)量決定于2ndbond：BaseTime（基礎(chǔ)時(shí)間）

BasePower（基礎(chǔ)功率）

BaseForce（基礎(chǔ)壓力）線夾打開WIRECLAMPOPEN編輯課件焊頭在尾絲高度

Lead線夾關(guān)上WIRECLAMPCLOSE尾絲長(zhǎng)度Taillength完成第二點(diǎn)壓焊后,焊頭上升到尾絲高度,然后線夾關(guān)上Aftercompletedbondingof2ndbond,BHwillbeascendedto‘TailLength’position,andclosewireclamp編輯課件拉斷尾絲

線夾在尾絲位置關(guān)上,把尾絲從第二壓點(diǎn)拉斷后,焊頭上升到打火高度AfterWireClampCloseAtTailPosition,ItWillTearTheWireFromStitchAsBHContinueToAscendToFireLevel線夾關(guān)上WIRECLAMPCLOSE編輯課件金球形成，開始下一個(gè)壓焊過程

線夾關(guān)上WIRECLAMPCLOSE金球FAB焊頭到達(dá)燒球高度,燒球延遲以后,然后電子打火形成對(duì)稱的金球AfterBHReachFireLevelPositionAnd

AfterEFODelay,ASparkWillBeGeneratedToFormASymmetricalFAB打火桿E-Torch編輯課件BSOB的應(yīng)用：1.晶體橋接2.改善第二點(diǎn)不易黏3.弧度高度限制5．BSOB&BBOSBBOS:BONDBALLONSTICHBSOB:BONDSTICHONBALL編輯課件BSOB時(shí)BONDHEAD的動(dòng)作步驟：編輯課件BallOffset：

設(shè)定範(fàn)圍:-80

20,一般設(shè)定:-60此項(xiàng)設(shè)定值球時(shí)，當(dāng)loopbase拉起後，capillary要向何方向拉弧BSOB的二個(gè)重要參數(shù)：CapillaryCenterlineBallCenterlineBallOffsetdie的方向lead的方向設(shè)定值為正值:代表capillary向lead的方向拉弧設(shè)定值為負(fù)值:代表capillary向die的方向拉弧Capillarycenter-60Capillarycenter60Ballcenter編輯課件WireOffset55WireOffset65WireOffset452

ndBondPtOffset

此項(xiàng)是設(shè)定2銲點(diǎn)魚尾在BALL上的偏移距離，其單位是xyMotorStep=0.2um，一般設(shè)定：60此參數(shù)主要目的以確保2銲點(diǎn)魚尾與植球有最大的黏著面積BallCenterlineCapillaryCenterlineWireOffset0編輯課件BSOBBALLBSOBBALL最正確BSOB效果最佳BSOB效果編輯課件正常正常FAB過大，BASE參數(shù)過小BASE參數(shù)過大BALL過大，STICHBASE參數(shù)過小BALL過小，STICHBASE參數(shù)過大BSOB2ndstich不良編輯課件6．WirebondingloopQ-Loop‘M’–LOOPSquareLoopPENTALOOPLOOP有以下四種類型：編輯課件序號(hào)參數(shù)名稱單位功能說明1ReverseHeight(RH)Step反向弧度高度(1Step=10um範(fàn)圍:1-400step)2ReverseDistance(RD)Step反向拉弧距離(RD=%RH)如：圖13LoopHeightCorrection(LHC)Step弧度高度補(bǔ)償，LHC越大則弧度的金線越長(zhǎng)(1step=10um範(fàn)圍:25-1500um1–59mil）如：圖24SearchDelay(SD)Dac搜尋延遲時(shí)間，拉弧路徑至最高點(diǎn)後所延遲的時(shí)間（範(fàn)圍:0~60，主要控制LoopBase的一致性，典型的設(shè)定值為3）5Deceleration(