铜线键合注意
单晶铜线键合工艺
·铜线键合工艺一、铜线工艺对框架的特殊要求-------铜线对框架的的要求主要有以下几点:1、框架表面光滑,镀层良好;2、管脚共面性良好,不允许有扭曲、翘曲等不良现象。
3、管脚粗糙和共面性差的框架拉力无法保证且容易出现翘丝和切线造成的烧球不良,压焊过程中容易断丝及出现tail too short ;二、保护气体----安装的时候保证E-torch上表面和right nozzle 的下表面在同一个平面上.才能保证烧球的时候,氧化保护良好.同时气嘴在可能的情况下尽量靠近劈刀,以保证气体最大范围的保护三、劈刀的选用——同金线相比较,铜线选用劈刀差别不是很大,但还是有一定的差异:1、铜线劈刀T 太小2nd容易切断,造成拉力不够或不均匀2、铜线劈刀CD不能太大,也不能太小,不然容易出现不粘等现象3、铜线劈刀H与金线劈刀无太大区别(H比铜丝直径大8µm即可,太小容易从颈部拉断)4、铜线劈刀CA太小线弧颈部容易拉断,太大易造成线弧不均匀;5、铜线劈刀FA选用一般要求8度以下(4-8度)6、铜线劈刀OR选用大同小异四、压焊夹具的选用铜线产品对压焊夹具的选用要求非常严格,首先夹具制作材料要选用得当,同时夹具表面要光滑,要保证载体和管脚无松动要,否则将直接影响产品键合过程中烧球不良、断线、翘丝等一系列焊线问题。
·铜线的特性及要求1. 切实可行的金焊线替代产品。
2. 细铜焊线(<1.3mil)3. 铜焊线,机械、电气性质优异,适用于多种高端、微间距器件,引线数量更高、焊垫尺寸更小。
铜焊线(1.3-4mil)4.铜焊线,不仅具有铜焊线显著的成本优势,而且降低了铜焊点中的金属间生长速度,这样就为大功率分立封装带来了超一流的可靠性。
·成本优势由于铜的成本相对较低,因此人们更愿意以铜作为替代连接材料。
对于1mil焊线,成本最高可降低75%*,2mil可达90%*,具体则取决于市场状况。
铜线产品键合异常研究与改善
铜线产品键合异常研究与改善摘要:在半导体封测行业中,组装是一个重要的工序,其中键合技术显得更为重要。
由于铜线的导热导电性、价格、机械强度均优于金线,目前金线键合改为铜线键合已经成为各大封测企业的发展方向,但是铜线键合过程中,压不上粘铝比例较高,严重影响了键合效率和封装良率。
通过分析对比,发现铜线键合过程中框架的轻微抖动使原本材质较硬的铜球与压区的结合更加困难,本论文主要通过对铜线键合压不上和粘铝的调查、分析、改善来降低异常比例,从而提升键合效率和封装良率,保证客户满意。
关键词:键合;铜线;压不上;粘铝一、引言铜线在成本、导热导电性和可靠性方面的优异表现,铜线键合已经逐步开始代替金线键合,但是在金转铜过程中,由于铜线较硬且易氧化,导致的压不上、粘铝、弹坑等异常较多,本文主要通过对A产品金线转铜线后键合不稳定进行研究和改善,以提高键合效率和封装良率,A产品在键合由金丝转为铜线后出现压不上粘铝异常,异常图片如图1.2,异常比例约占1.3%,封装良率97.43%,严重影响了键合效率和封装良率。
A产品芯片较大,其中两个压区在芯片边缘,由于框架的不平整和框架连筋处受到压板的压力,键合过程中基岛边缘部分容易轻微翘起或者出现轻微的抖动,同时观察A产品出现压不上的均在边缘压区。
A产品键合过程中压不上粘铝产品确认在轨道里压合状况时,发现框架无翘起情况下,由于装片材料不导电胶在键合高温下质地较软,容易发生形变,导致芯片会容易晃动,增加焊球与压区的结合难度。
三、异常研究及改善对A产品键合过程中压不上和粘铝问题在参数&材料方面进行了如下改善和验证:3.1DOE参数优化试验结果设计DOE试验对键合参数进行优化A产品键合异常,键合功率区间为30~55,键合压力区间为10~40,最优的结果为压不上粘铝比例0.83%,不能稳定生产。
3.2装片材料由Epoxy改为刷胶A产品的装片材料由Epoxy改为刷胶,键合压不上粘铝比例约0.15%,改为刷胶后:1、刷胶&Epoxy弹性模量对比:刷胶在200.04℃时弹性模量是2.136*108Pa,Epoxy在199.88℃的弹性模量是126.8MPa=1.268*108Pa<刷胶的弹性模量,说明刷胶相对于Epoxy在键合高温时形变量更小,更有利于压区与焊球的结合。
半导体铜线键合工艺研究
在当今21世纪,半导体产业蓬勃发展,半导体IC和半导体器件已经在各行各业广为使用,从卫星通信、军事产品、信息工业至普通家用产品、小家电,同时伴随着半导体产业和器件的发展,人们的生活愈来愈便捷和智能。
半导体产业在发展的过程中,分工逐渐精细,而半导体封装产业也成为了一个在半导体产品中占据较大比例的产业,如何能够提高半导体封装的效率和性能,降低成本,就摆在了所有半导体产业人员面前。随着产品的I/O口变多,半导体封装中的键合成本也占据着较大比例,在键合中采取新的材料,新的工艺,在保证产品性能和可靠性的前提下,降低材料成本,是产业发展的一个趋势。
for the Degree of Master of Engineering
Researchof semiconductor copper wirebonding process
Submitted by
Tang Zhenkai
Supervised by
ProfessorZhu Zhiyu
Jiangsu University of Science and Technology
论文答辩日期2014年6月7日
答辩委员会主席林明
评阅人
2014年4月22日ຫໍສະໝຸດ 分类号:TN606密级:公开
学号:103030005
工学硕士学位论文
(工程硕士)
半导体铜线键合工艺研究
学生姓名
汤振凯
指导教师
朱志宇教授
江苏科技大学
二O一四年四月
A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements
键合丝主要应用与晶体管、集成电路等半导体器件和微电子封装的电极部位或芯片与外部引线的连接。铜键合丝由于其较高的电导率,优良的力学性能和热学性能,在很大程度上提高了芯片频率和可靠性,适应了低成本、细间距、高引出端元器件封装的发展,成为替代传统键合丝的最佳材料。早在10年前,就有人试着用铜线代替金丝作为半导体球焊的引线材料,但当时由于工艺有缺陷,对该工艺研究不是非常熟悉,在生产过程中控制不好,引起产品质量有缺陷,并且由于当时对产品的体积、密度要求、电流特性要求不是非常高,球焊间距也相对较大,对铜丝替换金丝的要求不是太迫切。但随着近年来对产品成本、质量、电流密度的要求越来越高,金丝占整个产品比例越来越高,对铜丝成熟替换金丝的迫切需求也越来越明显摆在半导体器件生产厂家的面前。按照2011年世界封装材料市场的统计:2011年全世界封装材料市场的规模达到了228亿美元。而其中键合丝的市场规模大概占整个材料市场的18.9%,仅次于刚性封装基板,位于十一种封装材料的第二位。
铜线键合
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD IV
COPPER
BONDING
铜丝键和与其他键和对于BONDINGPAD的设计也会有所 差异,在焊盘的构造、大小、厚度方面的参数要求会有很大 不同。
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD IV
COPPER WIRE BONDING
铜丝引线键合
·铜丝键合的意义
·铜丝键和的现状 ·铜丝键和的困扰
INDEX
铜丝键和
目前,很大一部分集成电路的生产是依靠引线键和 来完成的。 引线键和(wire bounding)是指使用细金属丝 将 半导体芯片的电极焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板 上技术布线焊区连接起来的工艺技术。 COPPER 焊接方式主要有热压焊 、超声键和焊和金丝球焊。 原理是采用加热、加压 WIRE BONDING 和超声等方式破坏被焊表面 MEANING Period 的氧化层和污染,产生塑性 I 变形,使得引线与被焊面亲 密接触,达到原子间的引力 BACKGROUND 范围并导致界面间原子扩散 而形成焊合点。
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD V
COPPER
可靠性
铜丝焊球的退火后力学 性能,抗剪强度会随着退 火时间增加而变大。 将铜丝与金丝在同一 温度下工作,经受相同温 度范围下的热循环实验。 収现铜丝的热疲劳寽命至 少不低于金丝键和。
随着市场对高纯度、耐高温、超微细、超长度的键合丝需 求迅速增长,使键合铜丝的収展面临机遇与挑战。 目前键合铜丝生产与应用仍然存在一些的突出问题有待迚 行深入的研究。 1.超微细铜线的拉制
铜线键合工艺
铜线键合工艺
铜线键合工艺是半导体封装中的一个重要过程,主要用于连接芯片和外部世界。
它主要包括以下步骤:
1. 预处理:清洗并烘干芯片和引线框架,以确保良好的电导性和热导性。
2. 定位:将芯片精确地放置在引线框架上,通常使用自动化设备进行。
3. 键合:使用高温、高压和超声波技术,将铜线的一端连接到芯片的电极,另一端连接到引线框架。
这个过程需要非常精确的控制,以避免线断裂或其他问题。
4. 检测:完成键合后,会进行电性测试,以确保连接良好。
5. 清理:最后,将多余的铜线和残渣清理干净,完成整个键合工艺。
铜线键合工艺对于半导体封装至关重要,它直接影响到芯片的性能和可靠性。
半导体器件键合用铜线 标准
半导体器件键合用铜线标准一、铜线材料半导体器件键合用铜线应采用纯度为99.9%或更高的高纯度电解铜制成。
铜线中的杂质含量应符合相关标准,以确保其优良的导电性能和机械性能。
二、铜线尺寸铜线的尺寸应符合相关标准,包括直径、线径公差等。
不同规格的铜线应具有相应的尺寸精度和稳定性,以确保键合过程中的准确性和可靠性。
三、铜线表面质量铜线的表面应光滑、平整,无氧化、无油污等。
表面质量的优劣直接影响键合质量和器件性能,因此对铜线的表面质量要求较高。
四、铜线强度铜线应具有一定的强度,以确保在键合过程中能够承受一定的拉力和压力。
强度不足的铜线可能导致键合不良或断裂等问题。
五、铜线耐温性铜线的耐温性能应符合相关标准,能够在一定的温度范围内保持稳定的物理和化学性能。
耐温性能差的铜线可能导致键合失效或器件性能下降。
六、铜线焊接性铜线应具有良好的焊接性能,能够与半导体器件或其他材料进行可靠的焊接。
焊接性能差的铜线可能导致焊接不良或虚焊等问题。
七、铜线导电性作为导电材料,铜线的导电性能至关重要。
铜线的电阻率、电导率等参数应符合相关标准,以确保良好的导电性能和较低的能耗。
八、铜线耐腐蚀性在某些特定应用场景下,铜线可能面临腐蚀问题。
铜线应具有一定的耐腐蚀性,能够抵抗常见的腐蚀介质和环境条件。
耐腐蚀性差的铜线可能影响其使用寿命和可靠性。
综上所述,半导体器件键合用铜线需要满足多个方面的要求,包括材料纯度、尺寸精度、表面质量、强度、耐温性、焊接性、导电性和耐腐蚀性等。
这些要求共同决定了铜线的质量和性能,从而影响半导体器件的性能和可靠性。
因此,在选择和使用半导体器件键合用铜线时,应充分考虑这些因素,确保满足相关标准和实际应用需求。
键合铜线性能及键合性能研究
键合铜线性能及键合性能研究键合铜线性能及键合性能研究摘要:键合铜线是一种广泛应用于电子器件中的材料,其线性能和键合性能对器件的性能和可靠性具有重要影响。
本文通过对键合铜线的性能和键合过程的研究,探讨了键合铜线的特性及其在电子器件中的应用。
关键词:键合铜线,线性能,键合性能,电子器件引言键合铜线是电子器件中常见的一种连接线材料,具有良好的导电性和导热性。
电子器件通常通过键合工艺将导线与器件芯片连接起来,以实现信号传输和电源接驳。
由于键合铜线在器件中的重要作用,其性能和键合性能对器件的性能和可靠性影响巨大。
一、键合铜线的线性能键合铜线的线性能包括电导率、电阻率、电流容量和热传导性能等方面。
1. 电导率:键合铜线具有良好的电导率,可以有效传输电流。
2. 电阻率:键合铜线的电阻率直接影响其导电性能,低电阻率有利于减小线路的功耗。
3. 电流容量:键合铜线的电流容量取决于其横截面积,较大的横截面积可以承受更大的电流。
4. 热传导性能:键合铜线具有良好的热传导性能,能够迅速将热量传导到散热器或其他散热设备。
二、键合铜线的键合性能键合性能是指键合铜线在键合过程中的可焊性、可靠性和可重复性等方面的表现。
1. 可焊性:键合铜线的可焊性是指其在键合过程中与其他材料的焊接牢固程度。
优良的可焊性可以确保键合铜线与器件芯片之间的电气连接可靠。
2. 可靠性:键合铜线的可靠性是指其在使用过程中的稳定性和耐久性。
键合铜线需要能够长时间稳定地传输信号和电流。
3. 可重复性:键合铜线的可重复性是指在大量制造过程中,不同批次的键合铜线的性能保持一致。
良好的可重复性有助于提高生产效率和产品品质。
三、键合铜线的应用键合铜线广泛应用于各类电子器件中,如集成电路、芯片组件、电子封装等。
1. 集成电路:在集成电路中,键合铜线用于连接芯片与封装基座,实现电气连接和信号传输。
2. 芯片组件:键合铜线可用于连接芯片与其他组件,如电源、传感器等,实现芯片功能与外部电路的连接。
浅析铜线键合铝垫裂纹的预防和改善
浅析铜线键合铝垫裂纹的预防和改善孟兴梅(天水华天科技股份有限公司,甘肃天水,741000)摘要:本文简述了铝垫裂纹潜在的危害。
分析了铝垫裂纹产生的原因,研究了铜线键合过程中由于铜丝的固有特性对键合可靠性产生的负面影响[1]。
阐述了改善铝垫裂纹的具体措施。
对极易出现铝垫裂纹的产品实行特殊管控,通过一系列的硬件和软件改善措施,减少了铝垫裂纹问题造成的产品低良率、实现了产品由验证批次到风险批次再到量产批次的转化、由参数设置不当而导致铝垫裂纹的异常比例呈直线下降趋势、最终使产品的良率稳定达到99.9%以上,符合生产与质量要求,达到了预期的目的。
关键词:铝垫裂纹;改善措施;特殊管控Analysis of the Preventing and Improving Cracks in CopperWire Bonded Aluminum PadMENG Xing-mei(TianshuiHuaTian Technology Co.Ltd.,Tianshui741000,China)Abstract:This paper briefly describes the potential hazards of cracks in aluminium pads.The cause of cracks in alu-minium cushion are analyzed,and the negative effects on bonding reliability due to the inherent characteristics of copper wire in bonding process are studied.The concrete measures to improve the crack of aluminium cushion are ex-pounded.Through a series of hardware and software improvement measures,the products which are prone to cracks in aluminium cushion are specially controlled.The problem caused by cracks in aluminium cushion are reduced.The transformation of products from validation batch to risk batch and then to mass production batch is realized.The ab-normal proportion of cracks in aluminium cushion caused by improper parameter setting shows a downward trend,and finally the yield of products reaches more than99.9%,which meets the production and quality requirements and achieve the desired purpose.Key words:crack of aluminium pad;improvement measures;special control1引言芯片表面的铝垫、铝层及底层被破坏会导致裂纹的产生,有裂纹的芯片可靠性及稳定性差,会造成产品功能早期失效。
铜线键合优势和工艺的优化
Vo l 1 I No 6
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电 子
与
封
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ELECTR0NI CS & PACKAGI NG
总 第9 8期 2 1 年 6月 0 1
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铜 线键 合 优 势 和 工 艺 的优 化
韩 幸倩 ,黄秋 萍
p a t ro tmiain f rp e sa dul a o c t ec p l r rc p rwiea d S n. r a mee p i z to r s n t s ni,h a i a yf o pe r n O o o r l o
K e r : e io d co a k gn wieb n ; o p r ieb n y wo ds s m c n u t r c a ig; r o d c p e r o d p w
应 用 中工 艺的优化 ,如 防氧化 装 置、铜 丝劈 刀的参 数 、压 力和超 声 的优 线键合
中图分类号 :T 0 . N3 5 4 9
文献标识码 :A
文章编号 :18 .0 0 (0 1 60 0 —3 6 117 2 1 )0 .0 10
显 著提升 ,而 半导 体 工业对 低成 本材料 的需求 更加
式封装 ,其焊 区间距为 10 m 2 0 m,焊球 尺寸 5 - 0
( 州大学 ,江苏 苏 州 2 5 2 ) 苏 1 0 1
摘 要 :半导体封 装对 于芯 片来说是 必须 的 , 也是至 关重要 的。封 装可 以指安 装半 导体 集成 电路
芯 片 用的外 壳 ,它不仅起 着保 护 芯片和增 强导 热性 能 的作 用 ,而且还 起到 沟通 芯 片 内部世 界 与外 部 电路 桥 梁和规 格通 用功 能 的作 用。 文章 阐述 了铜 线键 合替 代金 线 的优 势 , 包括 更低 的成本 、 更 低 的 电阻率 、更慢 的金 属 间渗透 。再 通过铜 线的挑 战— — 易氧化 、铜 线硬度 大等 ,提 出 了在 实 际
铜线键合氧化防止技术
铜线键合氧化防止技术[摘要] 铜线以其相较传统金线更加良好的电器机械性能和低成本特点,在半导体引线键合工艺中开始广泛应用。
但铜线易氧化的特性也在键合过程中容易带来新的失效问题。
文中对这种失效机理进行了分析,并对防止铜线键合氧化进行了实验和研究。
[关键词] 铜线键合氧化失效1、引言半导体引线键合(Wire Bonding)的目的是将晶片上的接点以极细的连接线(18~50um)连接到导线架的内引脚或基板的金手指,进而籍此将IC晶片之电路讯号传输到外界。
引线键合所使用的连接线一般由金制成。
近年来,金价显著提升,而半导体工业对低成本材料的需求更加强烈。
铜线已经在分离器件和低功率器件上成功应用。
随着技术的进步,细节距铜引线键合工艺已得到逐步的改进与完善。
铜作为金线键合的替代材料已经快速取得稳固地位。
但由于铜线自身的高金属活性也在键合过程中容易带来新的失效问题。
引线键合技术又称为焊线技术,根据工艺特点可分为超声键合、热压键合和热超声键合。
由于热超声健合可降低热压温度,提高键合强度,有利于器件可靠性,热超声键合已成为引线键合的主流。
本文所讨论的内容皆为采用热超声键合。
2、铜线键合的优势与挑战与金线连接相比,铜线连接主要有着成本低廉并能提供更好电气性能的优点。
最新的研究工作已经扩展到了多节点高性能的应用。
这些开发工作在利用铜线获得成本优势的同时,还要求得到更好的电气性能。
随着半导体线宽从90纳米降低到65甚至45纳米,提高输入输出密度成为必需,要提高输入输出密度需要更小键合间距,或者转向倒装芯片技术。
铜线连接是一个很好的解决方案,它可以规避应用倒装芯片所增加的成本。
以直径20um为例,纯铜线的价格是同样直径的金线的10%左右,镀钯铜线的价格略高,但仍仅是同样直径的金线的20%左右。
如图1所示,除了较低的材料成本之外,铜线在导电性方面也优于金线。
就机械性能而言,根据Khoury等人的剪切力和拉伸力实验,铜线的强度都大于金线的强度。
铜线键合的优势与局限
铜线键合的优势与局限发布时间:2009-07-12铜线的优势随着金价的持续上涨(目前每盎司已超过800美元),金线的价格也不断高升。
虽然采用金线和铜线的制造成本基本是一样的,但是金线的材料成本却要高得多。
根据市场的行情,1mil 铜线能够节省成本高达75%,2mil 的铜线高达90%。
在功率封装中,要求使用大直径导线来达到电力负荷,这样铜线就可以为半导体封装公司节约相当可观的成本费用。
即使对于具有多达1000根(每根长达6 米)的某些精确节距封装,采用铜线也可以明显降低成本。
例如,一个精确节距QFP 或BGA 封装可能需要5 米多长的导线,而采用铜线来代替金线就可以降低大量的成本。
除了较低的成本外,铜线优良的机械和电学特性使它可以用在具有更高引线数和更小焊盘尺寸的各种高端精确节距器件中。
由于铜比金和铝的强度高50%,刚度高30%,所以它能提高优良球颈的抗拉强度,并在低长环的塑膜或封装期间能更好的控制环。
更高的抗拉强度使在精确节距应用中的一些操用于精确节距工艺的作变得更加容易。
在导线直径相同的情况下,铜的导电性要高出23%,这样在获得同等的导电性时,可采用更细的铜线。
所以,更细的铜导线可以取代更粗直径的金线功率器件,铜线的这部分提高的导电性具有明显优势。
在精确节距封装中,采用铜就可以使用更细的导线而不会影响电学性能。
在铜线键合中金属间的生长也比在金线键合中的生长慢得多,这样,在IC 寿命周期内,可以增加键合稳定性和器件性能。
铜- 铝金属间也会形成化合物,但比形成金- 铝金属间化合物所需的温度高。
随着目前器件工作温度变得更高,更慢的金属间化合物生长速率、更高的强度和更优良的电和热传导性这些优势结合起来,就为超精确节距、高可靠性线键合提供了一种效果优异,成本低廉的方法。
克服铜的局限性虽然铜有着许多优势,但它本身也有两个值得注意的局限点:硬度大和易被腐蚀。
由于铜本身的硬度比金大(纯度99.99% 的退火过的铜要比纯度99.99% 的掺杂金的硬度大很多),所以铜更容易损坏微芯片的表面。
半导体器件键合用铜线 标准
半导体器件键合用铜线标准随着电子科技的不断发展,半导体器件在各个领域的应用得到了广泛推广。
在半导体器件生产过程中,键合是一个重要环节,而键合用的材料也成为制约器件性能和可靠性的关键。
在过去的几十年里,金线一直是半导体器件键合的主要材料。
然而,随着技术的进步和对成本效益的不断追求,铜线逐渐取代金线成为键合的首选材料。
铜的导电性能优越,具有较低的电阻率和出色的导电性能,这对于提高半导体器件的性能和传输信号速度至关重要。
与金线相比,铜线的成本低廉,因此能够降低生产成本和器件价格,从而更好地满足市场需求。
然而,铜线在键合过程中也存在一些挑战。
与金线相比,铜线更容易氧化,而氧化会导致接触电阻的增加,影响器件的性能和稳定性。
为了克服这一问题,需要在铜线表面进行处理,通常是采用镀锡或镀银等方法来保护铜线,提高其抗氧化性能。
此外,由于铜线比金线更硬,键合过程中的压力和功率控制需要更加准确,以确保键合的质量和可靠性。
为了确保半导体器件键合用铜线的质量和一致性,制定一套相关的标准至关重要。
这些标准应该包含以下几个方面:1. 材料要求:包括铜线的成分、纯度、尺寸、形状等方面的要求。
材料的选择将直接影响键合的效果和性能。
2. 表面处理:应明确铜线表面处理的方法和要求,以保证铜线在键合过程中的稳定性和可靠性。
3. 键合过程控制:包括压力、功率、时间等参数的控制要求,以及键合过程中的监测和检测方法。
这些控制要求和方法应能够确保键合的质量和一致性。
4. 质量检验:应明确键合产品的质量检验要求,包括键合强度、电阻、导电性能、表面状态等方面的测试方法和要求。
5. 相关技术要求:除了上述要求之外,还应结合实际应用需求,指定其他相关技术要求,例如键合的可靠性、耐环境性、热稳定性等方面的要求。
通过制定和遵守相关的标准,可以提高半导体器件键合用铜线的生产效率和质量稳定性,进而推动半导体器件的发展。
此外,制定标准还有助于促进产业链上下游企业之间的合作和交流,形成共识,推动整个行业的发展。
键合铜丝线径-解释说明
键合铜丝线径-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述键合铜丝线径是指用于键合技术的铜丝线的直径大小。
键合技术是一种将元件连接在一起的方法,通常用于电子元器件的制造和组装。
键合铜丝线径的选择对于键合技术的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
本文将深入探讨键合铜丝线径的定义、影响因素和应用领域,旨在为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将会对键合铜丝线径进行概述,介绍文章的结构和目的。
接着在正文部分,将会详细讨论键合铜丝线径的定义、影响因素以及应用领域。
最后,在结论部分将对文章进行总结,展望未来可能的研究方向,以及得出结论。
通过这样的结构,希望可以全面深入地探讨键合铜丝线径在工程领域的重要性和应用。
1.3 目的本文旨在深入探讨键合铜丝线径在工程应用中的重要性和影响因素。
通过分析键合铜丝线径的定义、影响因素和应用领域,旨在帮助读者更好地了解该领域的知识和技术要点,进一步推动该领域的发展和应用。
本文的目的是为读者提供全面而深入的关于键合铜丝线径的信息,帮助他们更好地应用和理解该领域的相关知识,促进技术创新和发展。
2.正文2.1 键合铜丝线径的定义键合铜丝线径是指用于键合技术的铜丝的直径尺寸。
在键合技术中,铜丝被用作连接器件和基板之间的导电材料,通过热压将铜丝与金属基板或金属引脚焊接在一起,实现电气连接。
键合铜丝线径的大小直接影响到键合效果和连接质量。
通常情况下,键合铜丝线径越粗,其传输电流的能力就越强,但是焊接时需要的压力会增大;相反,键合铜丝线径越细,焊接时的压力需求会减小,但是传输电流的能力也会受到限制。
因此,在实际的键合工艺中,选择合适的键合铜丝线径是非常重要的,需要综合考虑电气性能、力学性能和工艺可行性等因素。
通过精确控制键合铜丝线径的尺寸,可以确保键合连接的可靠性和稳定性,提高产品的性能和可靠性。
2.2 键合铜丝线径的影响因素键合铜丝线径的大小会直接影响到其在不同应用领域中的性能表现。
一种铜线键合的方法
一种铜线键合的方法铜线键合是一种将多个电子器件或芯片连接在一起的方法,它使用铜线作为介质,通过键合技术将芯片的引脚与制作在电路板上的金属线连接起来。
这种方法被广泛应用于微电子学领域,特别是在集成电路制造中。
下面将详细介绍一种常见的铜线键合方法。
首先,铜线键合的第一步是准备工作。
在进行键合之前,需要准备好芯片和电路板。
芯片是要进行键合的器件,通常是集成电路芯片或其他微电子器件。
电路板是一个平台,上面有预先设计好的金属线路,用于与芯片进行连接。
此外,还需要准备键合机器,用于实施键合过程。
接下来,进行芯片的定位和对准。
将芯片放置在键合机器的工作台上,并使用显微镜等辅助设备观察芯片上的引脚。
通过微调阶段,确保芯片的引脚与电路板上的金属线进行正确的对准。
然后,进行键合。
键合过程中会用到铜线,通常是以线缆的形式存在。
将铜线连接到键合机器上的针尖,调整机器的参数,使线缆的位置和长度符合要求。
然后,通过机器的控制,将线缆逐一连接到芯片的引脚和电路板上的金属线上。
这个过程要非常精确,以确保连接的质量和可靠性。
在键合的过程中,还需要确保键合时的温度和压力。
温度和压力要根据具体的芯片和键合材料来设置,以确保连接的质量和稳定性。
通常键合过程需要在高温条件下进行,以便将铜线与引脚和金属线实现良好的连接。
键合时施加的压力可以通过调整机器参数来控制,并且要适当地施加在键合点上,以确保键合的牢固性。
最后,进行键合后的检查和测试。
在完成键合过程后,通常需要对键合点进行检查和测试,以确保连接的质量和可靠性。
可以使用显微镜等设备观察键合点的外观,以检查是否存在缺陷或不良现象。
此外,还可以对键合点进行电气测试,以评估连接的良好性和信号传输性能。
总结起来,铜线键合是一种将芯片与电路板连接起来的方法,它使用铜线作为介质,并通过键合技术将芯片的引脚与电路板上的金属线连接起来。
这种方法需要进行芯片的定位和对准、键合过程、键合时的温度和压力控制,以及键合后的检查和测试。
铜丝绞合的注意事项
铜丝绞合的注意事项铜丝绞合是一种常见的铜制加工工艺,可以用于制作导线、电缆、电磁线圈等电工零部件。
在进行铜丝绞合时,需要注意以下几个方面:1. 选择合适的铜丝材料:铜丝的选用应根据具体用途和要求进行选择。
一般情况下,导线常使用电工用裸铜丝,电缆则需要使用带绝缘层的铜丝。
在选择铜丝材料时,还需考虑其导电性和耐腐蚀性等性能。
2. 铜丝的绞合方式:铜丝可以采用单股绞合或多股绞合的方式进行。
单股绞合指的是将多股的铜丝合绞成一股;多股绞合指的是将多股的铜丝分别绞合成一股,再将这些股绞合在一起。
绞合方式的选择应根据具体要求来定,一般情况下,多股绞合具有更好的柔软性和抗拉强度。
3. 控制绞合工艺参数:绞合工艺参数包括绞合方向、绞合速度、绞合力度等。
绞合方向分为左绞和右绞两种,需要根据具体需求选择。
绞合速度一般要适中,过快或过慢都会影响绞合效果。
而绞合力度应适中,过大容易造成铜丝断裂,过小则可能导致绞合不牢固。
4. 注意铜丝的防护措施:铜丝在绞合过程中容易受到外界的机械损伤或氧化腐蚀。
因此,在绞合之前,应先对铜丝进行除油处理,保持其干燥清洁。
并且在绞合完成后,应对绞合部位进行防护,避免接触湿气、化学品或金属材料等导致的腐蚀。
5. 检验绞合质量:绞合完成后,应对绞合部位进行质量检验,主要包括外观、绝缘性能和导电性能等方面。
外观方面应检查绞合是否紧密,无明显缺陷;绝缘性能检测主要是测定绞合部位的电阻和耐压等;导电性能检测一般采用导通测试,确保绞合后的铜丝能够正常导电。
总之,铜丝绞合是一项较为复杂的工艺,需要在选择材料、控制工艺参数、防护措施和质量检验等各个环节上做好注意。
只有确保每个环节的符合要求,才能够生产出高质量的铜丝绞合产品。
铜线键合
一般情况下,经过退火热处理 的键合铜丝,无论是在室温下还是 在高温环境里,所表现出来的抗拉 强度和延伸率都接近或优于金丝。
另外,由于铜的强度较大、刚 性较好,在存储和运输过程中可以 降低由于人为误操作而造成的对铜 丝的损坏。这不仅会在一定程度上 降低生产成本,对保证键合焊点质 量具有重要意义。
FEATURE OF COPPER
但是由于金丝昂贵、 成本高,而且Au/Al金属学 系统易产生有害的金属间 化合物,使键合处产生空 腔,电阻极急剧增大,导 电性破坏甚至产生裂缝, 严重影响接头性能。因此 人们一直尝试寻找其他金 属代替金。
与金丝相比,铜丝拥有一些更为优秀的特性,这使 其拥有替代金作为新型键和材料的可行性。 铜丝主要拥有以下几个优点:成本低廉、机械性能 优越、电阻低、导热好以及金属间化合物生长缓慢。
引线键和的金属丝主要是使用数十微米至数百微米 的金(Au)丝、铝(Al)丝或硅铝(Si-Al)丝。其中, 使用最广泛的是金丝。 金丝具有非常好的延展性,而且质地柔软。在引线 键合工艺中,Au-Al键合具有非常高的可靠性
铜丝键和
WIRE BONDING MEANING
Period IICOPPERຫໍສະໝຸດ Au wire铜丝键和
WIRE BONDING
TROUBLE
PERIOD I
COPPER
目前,特别是拉制线径在l mil以下的超 微细丝,对拉线的断头率、表面质量和单轴 长度(重量)都有较高的要求,同时为了提高 生产率、扩大品种、增加技术经济效益,在 线材的拉线速度和头数的要求越来越高;为 键合铜丝的制备提出更为苛刻的要求。目 前,对于普通无氧铜来说,由于其存在大量晶 界和铸造缺陷,当线径达到0.025mm以下时, 其内部的杂质、铸造缺陷、晶界等会对裂 纹变得非常敏感,使得超细微丝拉制非常困 难。近年来,用低纯度(3N)电解铜生产的单 晶铜杆,虽然具有致密的定向凝固组织,消除 了横向晶界,大大降低缩孔、气孔等铸造缺 陷,结晶方向与拉丝方向相同,能承受更大的 塑性变形能力,从理论上分析是拉制键合丝 (线径小于0.O25mm)的理想材料。
铜线键合注意
铜丝键合工艺及操作注意事项对键合铜丝产生弹坑问题的相关原理的解释键合铜丝作为微电子工业的新型材料,已经成功替代键合金丝应用于半导体器件后道封装中。
随着单晶铜材料特性的提升和封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝在硬度,延展性等指标方面已逐渐适应了半导体的封装要求。
其应用已从低端产品向中高端多层线、小间距焊盘产品领域扩展。
因而,在今后的微电子封装发展中,铜丝焊将会成为主流技术。
采用铜丝键合工艺不但能降低半导体器件制造成本,更主要的是作为互连材料,铜的物理特性优于金。
目前,铜丝键合工艺中有两个方面应予以高度重视:一是铜丝储存及使用条件对环境要求高,特别使用过程保护措施不当易氧化;二是铜丝材料特性选择、夹具选择、设备键合参数设置不当在生产制造中易造成芯片焊盘铝挤出、破裂、弹坑、焊接不良等现象发生,最终将导致产品电性能及可靠性问题而失效。
因此,铜丝键合应注意以下工艺操作事项及要求,以确保铜丝键合的稳定及可靠性。
1、铜焊线的包装和存放:铜具有较强的亲氧性,在空气中铜丝容易氧化,所以铜丝必须存放于密封的包装盒中以减少环境空气中带来的氧化现象。
于是要求各卷铜焊线必须采用吸塑包装,并在塑料袋内单独密封。
贮藏时间一般为在室温(20~25℃)下4~6个月。
铜丝一旦打开包装放于焊线机上,铜丝暴露于空气中即可产生氧化。
原则上要求拆封的铜丝在48小时(包括焊线机上的时间)内用完为好,最长不超过72小时。
2、惰性保护气体:对于铜丝球焊来说,在成球的瞬间,放电温度极高,由于剧烈膨胀,气氛瞬时呈真空状态,但这种气氛很快和周围的大气相混合,常造成焊球变型或氧化。
氧化的焊球比那些无氧化层的焊球明显坚硬,而且不易焊接。
目前,铜丝键合新型EFO工艺增加了一套铜丝专用装置(K&S公司配置相对封闭的防氧化保护装置),是在成球及楔线过程中增加惰性气体保护功能,以确保在成球的一瞬间与周围的空气完全隔离,以防止焊球氧化。
通常保护气体有两种防氧化方式:一种是采用纯度为5个“9”以上的100%氮气作为保护气体;另一种是采用90~95%氮气和5~10%氢气的保护加还原的混合气体。
封装键合铜线参数指摘
我从事半导体封装已经十一年了,主要从事封装前道BG, SAW, DB 和WB 的制成维护与开发,现在,由于国际金价持续走高,铜线的封装比重增加,现在,就将我这些年对铜线的研究与大家分享。
1. 镀钯铜线与裸铜线的区别。
' W6 A$ X6 L( x7 j; E 镀钯铜线是在裸铜线的表面镀了一层钯,钯是一种很稳定的金属,优点是不被氧化。
所以与裸铜线相比,优点为," a9 o) ~* D8 p/ b1) . 镀钯铜线的存储时间更长,对存储的环境要求没有裸铜线高;2)•钯线的焊接过程中,只需要N2保护就可以,裸铜线的焊接必须是N2 ,H2混合气(forming gas) ;" G2 |2 '3 WO T3). 在焊接工艺控制中,钯线与裸铜线没有差异,都需要采用合理的参数来控制高硬度的铜球焊接(在下面将详细叙述铜线焊接的工艺参数) 。
镀钯铜线的缺点是价格高,一般是裸铜线价格2-3 倍。
2. 铜线的焊接,, a: i: l( O; M/ j2.1 第一点的焊接( ball bonding)由于铜球的硬度远远高于金球,所以铜线ball bond 焊接易出下列废品,NSOP,1 Z9 U+ g+ j+ J: ], HLift Metal, % T6 B, Z, I U. v1 @, U" P9 S- zCrater,Golf Bond 1 A/ H2 e6 g- Q+ C' t为了控制这些废品,需要用特殊的参数加以控制,以下是控制要点,O ?O H8 m( s4 t/ ~1). 焊接过程分阶段,一般分两个阶段就能焊接,对一些易产生lift metal 或cratering 的device,可用三个阶段焊接。
第一阶段,只用force,不加power,这个阶段主要是把球压成型,一般地,对O.8mil 的铜线,用3O-5Og 的force, 1.Omil 4O-8Og, 1.2mil 6O-12Og,1.5mil 15O-25Og, 1.7mil 25O-45Og, 2mil 35O-5OOg. 第二阶段,用power, 焊接force 要小,这样易于焊接,不易产生NSOP,焊接的power可以用one time in a factor的实验方法的到,而对force,一般是第一阶段force 的1/2 或1/3。
铜线连接方法
铜线连接方法铜线连接是电气工程中常见的一种连接方式,其连接质量直接影响到电路的稳定性和安全性。
在实际工程中,我们常常会遇到各种不同的铜线连接方法,因此,掌握正确的连接方法对于保障电路的正常运行至关重要。
下面,我们将介绍几种常见的铜线连接方法及其特点。
一、扭接连接法。
扭接连接法是最为常见的一种连接方式,它适用于直径较细的铜线连接。
具体操作方法为将两根铜线分别绕成螺旋状,然后将它们交叉扭绞在一起,最后用绝缘胶带或者绝缘套管包裹好。
扭接连接法的优点是连接牢固,电流传输稳定,而且操作简单,适用范围广泛。
但是需要注意的是,扭接时要确保两根铜线扭绞牢固,否则容易出现接触不良的情况。
二、压接连接法。
压接连接法适用于直径较粗的铜线连接,操作简单,连接牢固。
具体操作方法为先将铜线剥皮,然后使用压线钳将裸露的铜线头放入端子孔中,利用压线钳的力量将铜线头压紧固定在端子孔中。
压接连接法的优点是连接牢固,电流传输稳定,而且操作简单,适用于现场施工。
但是需要注意的是,压接时要确保端子孔够深,铜线头压紧牢固,以免出现松动现象。
三、焊接连接法。
焊接连接法适用于对连接质量要求较高的场合,如精密仪器、精密电子设备等。
具体操作方法为先将铜线剥皮,然后使用焊锡将两根铜线头焊接在一起,最后用绝缘套管包裹好。
焊接连接法的优点是连接牢固,电流传输稳定,而且接触面积大,电阻小,适用于高要求的场合。
但是需要注意的是,焊接时要控制好焊接温度和时间,避免过度加热导致铜线氧化或者熔化。
四、螺栓连接法。
螺栓连接法适用于需要频繁拆卸的场合,如设备维修保养等。
具体操作方法为先将铜线头穿过螺栓孔,然后用螺母将铜线头固定在螺栓上,最后用绝缘套管包裹好。
螺栓连接法的优点是拆卸方便,适用于需要频繁更换的场合。
但是需要注意的是,螺栓连接时要确保螺母拧紧牢固,以免出现松动现象。
综上所述,铜线连接方法有很多种,我们在选择连接方法时需要根据实际情况进行综合考虑,选取最合适的连接方式。
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铜丝键合工艺及操作注意事项对键合铜丝产生弹坑问题的相关原理的解释键合铜丝作为微电子工业的新型材料,已经成功替代键合金丝应用于半导体器件后道封装中。
随着单晶铜材料特性的提升和封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝在硬度,延展性等指标方面已逐渐适应了半导体的封装要求。
其应用已从低端产品向中高端多层线、小间距焊盘产品领域扩展。
因而,在今后的微电子封装发展中,铜丝焊将会成为主流技术。
采用铜丝键合工艺不但能降低半导体器件制造成本,更主要的是作为互连材料,铜的物理特性优于金。
目前,铜丝键合工艺中有两个方面应予以高度重视:一是铜丝储存及使用条件对环境要求高,特别使用过程保护措施不当易氧化;二是铜丝材料特性选择、夹具选择、设备键合参数设置不当在生产制造中易造成芯片焊盘铝挤出、破裂、弹坑、焊接不良等现象发生,最终将导致产品电性能及可靠性问题而失效。
因此,铜丝键合应注意以下工艺操作事项及要求,以确保铜丝键合的稳定及可靠性。
1、铜焊线的包装和存放:铜具有较强的亲氧性,在空气中铜丝容易氧化,所以铜丝必须存放于密封的包装盒中以减少环境空气中带来的氧化现象。
于是要求各卷铜焊线必须采用吸塑包装,并在塑料袋内单独密封。
贮藏时间一般为在室温(20~25℃)下4~6个月。
铜丝一旦打开包装放于焊线机上,铜丝暴露于空气中即可产生氧化。
原则上要求拆封的铜丝在48小时(包括焊线机上的时间)内用完为好,最长不超过72小时。
2、惰性保护气体:对于铜丝球焊来说,在成球的瞬间,放电温度极高,由于剧烈膨胀,气氛瞬时呈真空状态,但这种气氛很快和周围的大气相混合,常造成焊球变型或氧化。
氧化的焊球比那些无氧化层的焊球明显坚硬,而且不易焊接。
目前,铜丝键合新型EFO工艺增加了一套铜丝专用装置(K&S公司配置相对封闭的防氧化保护装置),是在成球及楔线过程中增加惰性气体保护功能,以确保在成球的一瞬间与周围的空气完全隔离,以防止焊球氧化。
通常保护气体有两种防氧化方式:一种是采用纯度为5个“9”以上的100%氮气作为保护气体;另一种是采用90~95%氮气和5~10%氢气的保护加还原的混合气体。
在焊接过程中,氮气防止氧气与铜发生反应,同时适量的氢气作为还原气体以去掉铜表面的氧化层。
目前,大部分生产厂家现工艺趋向使用混合保护气体。
但是,还应注意以下几个方面:⑴高压打火杆的上表面与对应的气体喷嘴的下表面应处在同一个平面上,以确保烧球时气体保护良好;⑵保护气体加在易出现氧化的高压打火杆烧球点(EFO过程)与工作台的芯片加热区域,流量一般为1L/min左右。
流量大小主要视铜球的氧化颜色与铜球的焊接形状而定,太大会出现高尔夫球情况,太小则会影响保护作用;⑶保护气体的气嘴尽可能靠近劈刀,以保证气体最大范围的保护工作面。
⑷在设备上加一套铜丝专用装置(Copper Kit),这套装置利用惰性气体保护暴露在空气中的铜线和引线框架。
虽然主要的氧化作用在球键合过程中发生,但设置适当的保护气体对第二步键合工艺也是有益的。
3、劈刀的选用:铜丝选用的劈刀与表面的焊接力。
同时还要注意以下劈刀形状尺寸差异:⑴铜丝劈刀T面要稍大一点,太小第二压点(2nd)容易切断造成拉力不够或不均匀;⑵铜丝劈刀CD可基本保持不变,太大或太小都容易出现不粘等现象;⑶铜丝劈刀H(孔径)比铜丝直径大8μm即可,太小容易在颈部拉断;⑷铜丝劈刀CA可适当减小角度值,大了易造成线弧不均匀,但太小线弧颈部容易拉断;⑸铜丝劈刀FA选用一般要求8度以下(4-8度);⑹铜丝劈刀OR选用与金丝大同小异。
4、铜丝工艺对框架的要求:对于框架的第二焊点是铜丝键合质量的一个挑战,首先,铜丝氧化可能导致焊接点和引线框架之间界面间强度减弱,而且由于氧化作用焊接点容易脆裂,即容易产生焊点脱落或拉力强度低;其次,铜键合在第二焊点需设置更高的键合参数,从而在控制焊接形貌上存在难度,并且需要调整引线框架(引线端)的设计以能够经受更高的键合参数。
因此,要求达到:⑴框架表面光滑、镀层良好。
如Ag预镀表面框架的银层厚度应控制在0.03mm~0.06mm;⑵管脚共面性良好,不允许有扭曲、翘曲等不良现象。
管脚表面粗糙和共面性差的框架拉力无法保证且容易出现翘丝和切线造成的烧球不良,压焊过程中容易断丝及出现尾部过短的现象。
⑶铜丝对于Ag预镀表面框架键合具有良好的焊接性能,合理的设置焊接参数即可达到质量要求。
而对于NiPdAu预镀表面框架,则需要更长的键合时间和大的待机功率来提高第二键合期间的引线稳定性。
5、压焊夹具的选用:铜丝产品对压焊夹具的选用要求非常严格,首先夹具制作材料要选用得当,同时夹具表面要光滑,要保证载体和管脚无松动,否则将直接影响产品焊接过程中烧球不良、短线、翘丝等一系列焊线问题。
6、铜丝与金线在工艺参数上的区别:在铜丝键合中需要考虑的基本参数有键合和接触的功率/力/时间。
相比金丝来讲:a、EFO过程要求更大的电子打火电流和相对短一些的打火时间;b、键合时通常需要更大的焊接力和功率以及长一些的焊接时间。
因此,除了这些参数在第一球键和第二楔线焊点都要增加外,还要很好地确定(通过工艺试验)第一键合步骤的待机功率和焊接压力,以提高球键的键合质量,同时要避免发生键合弹坑(Crater)的可能性;再就是需要考虑更长的键合时间来提高第二键合期间的引线稳定性;焊线方向上的最佳待机功率和垂直方向上摩擦也将有助于获得优良、牢固焊接形状和良好的拉力强度。
铜丝键合相比金线在设备参数设置(由工艺试验数据确定)还要注意以下几点:⑴在EFO过程中,对铜焊球硬度有影响的是电子打火装置参数的设定,尤其是电子打火电流这个参数的设定。
相对减小(或增加)烧球电流和适当增加(或减少)烧球时间,要经反复试验控制好熔球温度及球体形态,以减轻骤热骤冷对焊球变硬的影响。
试验显示,打火电流增加(太大)可导致焊球硬度增加;⑵在通常情况下,铜丝的打火成球设置在第1焊点位置的上方进行,而不是在第2焊点后的位置上,以便尽可能的缩短成球至焊接的时间,防止球表面降温硬化。
适当降低球焊接触时超声能量,同时相对加大热焊接压力,使焊接在低超声能量下达到铜丝球焊工艺要求,以避免键合区铝层弹坑风险的发生;⑶第2键合点(楔形焊接)是铜丝键合质量状况的一个挑战,同时它的焊接好坏及形态也直接影响到第1焊点时的成球质量和球焊质量。
由于铜丝的硬度比金高,第2键合期间要加以更大一点的超声能量、焊接压力和长一些的焊接时间。
以提高框架上的引线焊接稳定、可靠性和保证第1焊点成球的一致性;⑷在框架的第二焊点产生线尾的时候可能也会有一些问题,在大线径(>30um)的可能会稳定些,但小线径(≤25um)的可能会有一些不一致性的线尾发生。
这些现象可能跟铜线的大结晶颗粒相关,金线具有较小的微米级延展颗粒,铜线只是大几微米而已。
细线径的铜线具有较少的颗粒,它的拉力强度更依赖于晶粒排列走向而有别于大线径的铜线,从而导致线的变形,强度和线尾的不稳定性,也同时影响了第二焊点的尺寸大小;因为,框架的第二焊点成型将依赖于许多不同取向的大颗粒,从而影响了拉力强度,有时还导致第二焊点的不一致性。
不同长短的线尾可能来自于不同行为的铜线拉扯,从而导致在下一个空气球时产生小球。
⑸铜丝压焊工艺参数与金线相比较最大的变化是加大了焊接压力(contact force),以增加其可焊性。
同时,为了减小弹坑风险,铜球打下去的深度,一般不要超过铝层厚度的一半为好。
建议:通常1mil 以下铜丝采用低功率(ow-power)模式,1.2mil以上的铜丝才采用高功率(High-power)模式进行。
7、铜丝对生产效率和产品质量的影响:⑴产能相对较低,铜丝硬度要高于金线,压焊过程中断丝几率和不粘结现象相对增大,考虑到可焊性能等因素,铜丝压焊速度要相对较慢,正常情况下设备利用率降低15-20%左右。
⑵偏心球、烧球不良(高尔夫球)产生较多铜丝第二焊点(2nd)切线稍有异常,将直接影响第一焊点(1st)的烧球。
气体保护范围太小或框架、夹具异常均会对第一焊点的烧球产生影响。
所以,在出现以上现象时首先要排除硬件原因,然后再考虑从参数设置方面解决。
⑶不粘结产生频繁由于铜丝的特殊性,键合过程中不粘结现象较为严重,在铜丝键合过程中出现不粘结,应从以下方面解决:a、要保证拆封的铜丝无氧化、沾污,拆封后的铜丝要在48小时内用完;b、夹具表面平整光滑,载体无松动;c、保证烧球时气体保护良好;d、装片平整,胶量充足,固化焊接温度均匀、牢固;e、劈刀选用合理;f、设备参数调整合适。
⑷弹坑风险增加由于铜丝硬度要高于金线,且容易产生氧化,弹坑风险几率大大增加。
为了减小铜丝弹坑风险,需从以下几方面加以解决:a、配备专人每班应做例行弹坑验证,包括更换品种、夹具和设备维修后;b、加强过程控制。
在更换不同批号铜丝、劈刀或修改EFO参数后必须做弹坑试验;c、对一些硬件如气嘴、流量(保护气体)、夹具、压缩空气等每班最少进行一次检查。
同时提醒操作员随时检查;d、一般对铝层的厚度要比较厚一些。
实际工艺中可参考以下键合铜丝线径和所需要的最小芯片铝层厚度及金属化成分:线径(mil) 公制(μm) 最小铝层厚度(μm)金属化成分⑸球焊点热老化失效a、键合过程把铜丝打在软的、簿的键合区铝金属层上,铜材料的硬度能够导致键合区弹坑和键合区开裂失效模式出现。
由于这种破坏作用,在键合区下铝金属层的变薄也会导致热老化失效。
b、通过试验发现铜球焊点在185℃老化800小时后焊点界面上会出现金属间化合物。
金属间化合物的出现会导致接触电阻的变大和物质性能脆化及焊接力减小的现象,厚度超过2μm时将会失效。
通常情况下,焊接良好的铜球焊点界面金属间化合物生长速度很慢,形成这么厚的金属间化合物很难。
但铜丝表面氧化而焊接不良时则容易在界面产生金属间化合物,且随温度和时间增加而导致界面性能的较大变化,严重时即可出现失效。
总之,采用铜丝键合需要考虑的问题如下:⑴混合气体保护及屏蔽,即气体的组分、流速、屏蔽区域和喷嘴设计;⑵铜线的使用寿命(包括焊线机上的时间);⑶关键键合参数,包括键合和接触功率/力/时间,通常情况下这些参数在球键和第二熔合线焊点都需要增加;⑷很好地确定待机功率,以提高球焊的键合质量,减少发生键合弹坑的可能性;⑸焊线方向上的最佳待机功率和垂直方向上摩擦也将有助于获得优良、牢固焊接形状和良好的拉力强度;⑹相对于金线键合,铜线键合中的焊接劈刀需要更坚固的质地材料和相适应的型号尺寸要求;⑺适当增加芯片电极铝层厚度可以改善焊接不粘问题和避免芯片的损伤;⑻在第一球焊点面积许可的前提下,适当选用粗一些的铜线,以提高第二焊点产生线尾的一致性、稳定性,降低接下来打火成球大小(小球)不均的现象,改善键合质量;⑼铜丝对于预镀框架的第2键合点需要更长的键合时间和大的待机功率来提高第二键合期间的引线稳定性。