Wire-Bonding工藝以及基本知識

WireBonding技術入門WireBonding原理Bonding用WireBonding用Capillary焊接時序圖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)揮電子訊號傳輸?shù)墓δ躓ireBonding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：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)載帶自動焊〔TAB---tapeautomatedbonding)引線鍵合〔wirebonding)1．WireBonding原理編輯課件WireBonding的四要素：Time(時間〕Power(功率〕Force(壓力〕Temperature〔溫度〕熱超聲焊的原理：對金屬絲和壓焊點同時加熱加超聲波，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具有對熱壓縮Bonding最適合的硬度具有耐樹脂Mold的應力的機械強度成球性好〔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)，標準氧化鋁陶瓷XX51：capillary產(chǎn)品系列號18：HoleSize直徑為0.0018in.〔約46μm〕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L編輯課件Capillary尺寸對焊線品質(zhì)的影響：Chamfer徑〔ＣＤ〕Chamfer徑過于大的話、Bonding強度越弱，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致破損→HillCrack発生OR〔OuterRadius〕及FA〔FaceAngle〕：對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的測試強度，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

動作

1焊頭下降至第一焊點之搜索高度

2第一焊點之搜索

3第一焊點的接觸階段

4第一焊點的焊接階段

5返回高度

6返回距離

7估計線長高度

8搜索延遲

9焊頭下降至第二焊點之搜索高度

10第二焊點之搜索

11第二焊點的接觸階段

12第二焊點的焊接階段

13線尾長度

14焊頭回到原始位置

4.焊接時序圖編輯課件焊頭動作步驟焊頭在打火高度(復位位置)

線夾關閉–WireClampClose空氣中的金球FreeAirBall瓷嘴-Capillary編輯課件焊頭在向下運動的過程中,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第一焊點搜索速度1stSearchSpeed1第一焊點搜索高度1stSearchHeight焊頭由打火高度下降到第一焊點搜索高度

編輯課件第一焊點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第一焊點焊接階段編輯課件DIE線夾打開WIRECLAMPOPEN反向高度-RH焊頭向上運動BONDHEADMOVEUP完成第一點壓焊后,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工作臺運動X-YTABLEMOVEMENT編輯課件

焊頭上升到線弧高度位置

DIE焊頭向上運動BONDHEADMOVEUP線夾關上-WIRECLAMPCLOSE計算線長CalculatedWireLength線夾關上后,開始第一點壓焊檢測M/CSTARTTODOTHE1STBONDNONSTICKDETECTIONATLOOPTOPPOSITIONAFTERW/CCLOSE編輯課件搜索延遲

搜索延遲－XY工作臺向第二壓點移動－焊頭不動SEARCHDELAY

－XYTABLEMOVETOWARDS2NDBOND－BHMOTIONLESS

DIE搜索延遲SEARCHDELAY

線夾關上WIRECLAMPCLOSE

編輯課件SYNCHRONOUSOFFSETDECSAMPLEOFFSETDIEARCMOTIONSD第二焊點搜索高度-2ndSch.High

第二焊點搜索速度-2ndSch.Speed線夾關上WIRECLAMPCLOSE線夾打開WIRECLAMPOpenatSearchPos.LeadXYZ移向第二壓點搜索高度

編輯課件第二焊點接觸階段

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

ContactPower〔接觸功率〕

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

編輯課件第二壓點焊接階段

最終的楔形質(zhì)量決定于2ndbond：BaseTime（基礎時間）

BasePower（基礎功率）

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

Lead線夾關上WIRECLAMPCLOSE尾絲長度Taillength完成第二點壓焊后,焊頭上升到尾絲高度,然后線夾關上Aftercompletedbondingof2ndbond,BHwillbeascendedto‘TailLength’position,andclosewireclamp編輯課件拉斷尾絲

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

線夾關上WIRECLAMPCLOSE金球FAB焊頭到達燒球高度,燒球延遲以后,然后電子打火形成對稱的金球AfterBHReachFireLevelPositionAnd

AfterEFODelay,ASparkWillBeGeneratedToFormASymmetricalFAB打火桿E-Torch編輯課件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&BBOSBBOS:BONDBALLONSTICHBSOB:BONDSTICHONBALL編輯課件BSOB時BONDHEAD的動作步驟：編輯課件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(shù)：CapillaryCenterlineBallCenterlineBallOffsetdie的方向lead的方向設定值為正值:代表capillary向lead的方向拉弧設定值為負值:代表capillary向die的方向拉弧Capillarycenter-60Capillarycenter60Ballcenter編輯課件WireOffset55WireOffset65WireOffset452

ndBondPtOffset

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(shù)主要目的以確保2銲點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：編輯課件序號參數(shù)名稱單位功能說明1ReverseHeight(RH)Step反向弧度高度(1Step=10um範圍:1-400step)2ReverseDistance(RD)Step反向拉弧距離(RD=%RH)如：圖13LoopHeightCorrection(LHC)Step弧度高度補償，LHC越大則弧度的金線越長(1step=10um範圍:25-1500um1–59mil）如：圖24SearchDelay(SD)Dac搜尋延遲時間，拉弧路徑至最高點後所延遲的時間（範圍:0~60，主要控制LoopBase的一致性，典型的設定值為3）5Deceleration(