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Bonding 技术介绍.ppt

5.2 在操作之前，必须确认球焊和平焊的使用
5.3 通常，压焊的第一个压焊点在芯片上，第二点在引线框架或基层上
5.4 平焊压焊工艺可以代替球焊压焊的场合
5.5 平焊允许的焊盘的间距为75μm
5.6 球焊允许的焊盘的间距大于125μm
5.7 全显微状态下工作
5.8 严格的 ESD 要求及环境,元器件的清洁Βιβλιοθήκη 化要求根据压焊的几何学原理决定
毛细管的形状，尺寸，材料直接影响压焊的最后形状
压焊机的压焊速度
产量的考虑
4.2 洁净要求及环境条件
工作间的清洁工具的清洁
100000 级净化环境
工作台的振动
照明
温湿度
4.3 焊接表面的清洁
金线的储存条件氩等离子紫外线
N2 微量的污染都会影响可靠性和焊接性
溶剂清洁
4.4 压焊金属线的物理性质
5.9 严格的物料存储如金线（放在干燥的N2环境中，减小湿度的影响）
5.10 一般，球焊的第一个焊点要比第二个位置要高
5.11 压焊工艺返修简单，但受制于操作空间
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6 压焊工艺的评估：
通常，对压焊效果的评估有两种方法：外观检查及机械测试 6.1 外观检查
外观检查主要通过光学显微镜，电子显微扫描（SEM），X 射线探测等手段来实现。 SEM 探测图（良好的球焊效果及月牙形的尾部）
3.3.2 铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。有更精细的间距。采用细铝线压焊可以达到小于60μm（50 μm）的间距。铝线主要用于平焊工艺。费用较低。
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4 压焊的工序控制：
有效的对压焊进行工序控制，必须从以下几方面着手：
4.1 压焊机的设置

Wire-Bonding工艺以及基本知识 PPT

Capillary的選用：
Hole径（Ｈ）
Hole径是由规定的Wire径ＷＤ（Wire Diameter)
来決定
H
H=1.2~1.5WD
WD
Capillary主要的尺寸：
H：Hole Diameter (Hole径) T：Tip Diameter B：Chamfer Diameter(orCD) IC：Inside Chamfer IC ANGLE：Inside Chamfer Angle FA：Face Angle (Face角) OR：Outside Radius
Die 第一焊点搜索速度1st Search Speed 1
3. 第一焊點接触階段
最初的球形影响参数: 接觸压力和预备功率 Impact Force and Standby Power
1/16 inch 總長L
Capillary尺寸對焊線品質的影響：
1. Chamfer径（ＣＤ） Chamfer径过于大的话、Bonding強度越弱，易造成虛焊.
CD
CD
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
2. Chamfer角（ICA ） Chamfer角：小→Ball Size：小 Chamfer角：大→Ball Size：大
1．Wire Bonding原理
IC封裝中電路連接的三種方式： a. 倒裝焊（Flip chip bonding) b. 載帶自動焊（TAB---tape automated bonding) c. 引線鍵合（wire bonding)
Wire Bonding------引線鍵合技術
Wire Bonding的作用
Wire Bonding的四要素： ➢ Time(時間） ➢ Power(功率） ➢ Force(壓力） ➢ Temperature（溫度）

引线键合（WireBonding）

引线键合（WireBonding）引线键合(Wire Bonding)——将芯片装配到PCB上的方法 | SK hynix Newsroom结束前工序的每一个晶圆上，都连接着500~1200个芯片（也可称作Die）。

为了将这些芯片用于所需之处，需要将晶圆切割(Dicing)成单独的芯片后，再与外部进行连接、通电。

此时，连接电线（电信号的传输路径）的方法被称为引线键合（Wire Bonding）。

其实，使用金属引线连接电路的方法已是非常传统的方法了，现在已经越来越少用了。

近来，加装芯片键合（Flip Chip Bonding）和硅穿孔（Through Silicon Via，简称TSV）正在成为新的主流。

加装芯片键合也被称作凸点键合（Bump Bonding），是利用锡球（Solder Ball）小凸点进行键合的方法。

硅穿孔则是一种更先进的方法。

为了了解键合的最基本概念，在本文中，我们将着重探讨引线键合，这一传统的方法。

一、键合法的发展历程图1. 键合法的发展史：引线键合(Wire Bonding)→加装芯片键合(Flip Chip Bonding)→硅穿孔（TSV）下载图片为使半导体芯片在各个领域正常运作，必须从外部提供偏压（Bias voltage）和输入。

因此，需要将金属引线和芯片焊盘连接起来。

早期，人们通过焊接的方法把金属引线连接到芯片焊盘上。

从1965年至今，这种连接方法从引线键合(Wire Bonding)，到加装芯片键合(Flip Chip Bonding)，再到TSV，经历了多种不同的发展方式。

引线键合顾名思义，是利用金属引线进行连接的方法；加装芯片键合则是利用凸点（bump）代替了金属引线，从而增加了引线连接的柔韧性；TSV作为一种全新的方法，通过数百个孔使上下芯片与印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）相连。

二、键合法的比较：引线键合(Wire Bonding)和加装芯片键合(Flip Chip Bonding)图2. 引线键合(Wire Bonding) VS加装芯片键合(Flip Chip Bonding)的工艺下载图片三、引线键合（Wire Bonding）是什么？图3. 引线键合的结构（载体为印刷电路板（PCB）时）下载图片引线键合是把金属引线连接到焊盘上的一种方法，即是把内外部的芯片连接起来的一种技术。

wire bonding 详细学习资料.ppt

12
Eagle
MACHINE SPECIFICATIONS (III)
•Material Handling System •Indexing Speed 200 – 250 ms @ 0.5 “ pitch •Indexer Resolution 1um •Leadframe Position Accuracy + 2 mil •Applicable Leadframe W = 17 – 75 mm @ bonding area in Y = 65mm
晶片Die
金線 Gold Wire 導線架
Lead fram
3
Wafer Grinding
封裝流程
Wafer Saw
Die Bonding
toaster
Wire Bonding
Die Surface Coating
Molding
Laser Mark
BGA
SURFACE MOUNTPKG THROUGH HOLE PKG
8
X Y Table
•Linear 3 phase AC Servo motor •High power AC Current Amplifier •DSP based control platform •High X-Y positioning accuracy of +/- 1 mm •Resolution of 0.2 mm
(3 leads/frame) •Lead Locator Accuracy + 2.4 um •Post Bond Inspection First Bond, Second Bond
Wire Tracing •Max. Die Level Different 400 – 500 um

Bonding 技术介绍

33
9 压焊技术的应用：
3.2.1 球焊使用毛细管头毛细管头一般用陶瓷或钨制成。
22
3.2.2 平焊使用楔形头楔形头一般用陶瓷，钨碳合金或钛碳合金制成。
23
3.3 金属线目前，最常用的是金线( Au ,Cu)和铝线( Al , 1%Si/Mg)。最常用的金属线的直径为： 25 – 30 μm
3.3.1 金线压焊用于大批量生产的场合，这种工艺速度较快，但目前金线压焊的间距极限为 75μm，金线压焊需要光滑、洁净的焊接表面。表面的干净程度会影响焊接的可靠性。金线主要用在球焊和平焊工艺中。由于金线在热压下更容易变形，在电弧放电下更容易成球形，故在球焊中广泛使用。同时，由于完成压焊之后，金的特性较稳定，特别适合密封包装中，故在微波器件中，金线的平焊用处最广。
3.3.2 铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。有更精细的间距。采用细铝线压焊可以达到小于60μm（50 μm）的间距。铝线主要用于平焊工艺。费用较低。
24
4 压焊的工序控制：
有效的对压焊进行工序控制，必须从以下几方面着手：
4.1 压焊机的设置
超声波能量压力
时间
温度
金属线的弯曲形状
高度及焊接工艺
Bonding 技术介绍
1 Wire Bonding 是什么？
Wire Bonding (压焊，也称为帮定，键合，丝焊) 是指使用金属丝（金线等），利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。
2
压焊放大图
3
2 Wire Bonding 的方式：
Wire Bonding 的方式有两种：
Ball Bonding(球焊)和 Wedge Bonding (平焊/楔焊)

wire_bonding__介绍

PRESSURE
Ultra
Sonic
Vibration
pad
heat
lead
Formation of a first bond Base
PRESSURE
Ultra Sonic Vibration
pad
heat
lead
Capillary rises to loop height position
pad
WIRE BOND PROCESS INTRODUCTION
CONTENTS
ASSEMBLY FLOW OF PLASTIC IC Wire Bond 原理 M/C Introduction Wire Bond Process Material SPEC Calculator DEFECT
pad
lead
TRAJECTORY
pad
lead
TRAJECTORY
pad
lead
TRAJECTORY
pad
lead
TRAJECTORY
pad
lead
TRAJECTORY
pad
lead
2nd Search Height
pad
Search Speed 2 Search Tol 2
leadpຫໍສະໝຸດ dleadCapillary rises to loop height position
pad
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead

WireBonding

Fine Pad Pitch用上,为Control成小的Ball Size、Wire径最好是小Hole 径,Wire径的大部分是１．３倍以下
H WD
8
Bond直接影響 Capillary寸法仕様直接影響的寸法仕様（４－２对Ball Bond直接影響的Capillary寸法仕様（２）
Chamfer径 Chamfer径（ＣＤ） Pad開口部→Ball Size→Chamfer径 Chamfer径过于大的话、Bonding強度有弱的傾向
Wire Bonding 的基礎
目录１．Wire Bonding種類種類２．Ball Bonding実現手段実現手段３．Bonding用 Wire 用４．Bonding用 Capillary 用５．Ball Bonding Process的概要的６．超声波７．FAB（Free Air Ball）形成（）８．Wire Pull Test ９．Wire Bonding稳定化稳
对Ａｕ Wire的要求、除純度以外寸法的精度要高（用0.1um制御可能）表面要圆滑、金属要有光泽表面不能有灰尘、污染具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl（卷曲性）要小Ａｕ Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性等機能的要求
6
４．Bonding用 Capillary Bonding用
Smaller CD – Smaller MBD
Bigger CD – Bigger MBD
FAB の Centering
接合時的左右荷重・超音波振動伝達
CD MBD CA:70(Degree)
CD MBD CA:120(Degree)
10
根据Bond Pitch所限制的Capillary的寸法仕様（参考）所限制的Capillary ４－３根据Bond Pitch所限制的Capillary的寸法仕様（参考）

Wire-Bonding工艺以及基本知识参考幻灯片

Smaller CD – Smaller
MBD
Bigger CD – Bigger
MBD
CD MBD
CA:70(Degree
)
CD MBD
CA:120(Degre
e)
将Chamfer角由90°变更為120°可使Ball形状变大，随之 Ball的宽度变宽、与Pad接合面積也能变宽。
Chamfer Angle：90°
Chamfer Angle：120°
CONFIDENTIAL
3. OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）：对Hill Crack、Capillary的OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）的數值是重要影響因素
2nd Neck部 Crack発生ห้องสมุดไป่ตู้
荷重过度附加接触面导致破损 Crack発生
1/16 inch 總長L
CONFIDENTIAL
Capillary尺寸對焊線品質的影響：
1. Chamfer径（ＣＤ） Chamfer径过于大的话、Bonding強度越弱，易造成虛焊.
CD
CD
CONFIDENTIAL
2. Chamfer角（ICA ） Chamfer角：小→Ball Size：小 Chamfer角：大→Ball Size：大
CONFIDENTIAL
3．Bonding用 Capillary
Capillary的選用：
Hole径（Ｈ）
Hole径是由规定的Wire径ＷＤ（Wire Diameter)
来決定
H
H=1.2~1.5WD
WD
Capillary主要的尺寸：
H：Hole Diameter (Hole径) T：Tip Diameter B：Chamfer Diameter(orCD) IC：Inside Chamfer IC ANGLE：Inside Chamfer Angle FA：Face Angle (Face角) OR：Outside Radius

Bonding 技术介绍

5 丝线压焊生产工艺特点：
5.1 焊接工艺操作空间有限 5.2 在操作之前，必须确认球焊和平焊的使用 5.3 通常，压焊的第一个压焊点在芯片上，第二点在引线框架或基层上 5.4 平焊压焊工艺可以代替球焊压焊的场合 5.5 平焊允许的焊盘的间距为75μm 5.6 球焊允许的焊盘的间距大于125μm 5.7 全显微状态下工作 5.8 严格的 ESD 要求及环境,元器件的清洁净化要求 5.9 严格的物料存储如金线（放在干燥的N2环境中，减小湿度的影响） 5.10 一般，球焊的第一个焊点要比第二个位置要高 27 5.11 压焊工艺返修简单，但受制于操作空间
4
Ball Bonding 图
5
2.2 Wedge Bonding （平焊/楔焊）将两个楔形焊点压下形成连接，在这种工艺中没有球形成。
Wedge Bonding 图
6
7
2.3 球焊和平焊的主要区别： 2.3.1 两者的焊点结构 2.3.1.1 球焊的第一个焊点为球焊点，第二个为平焊点 2.3.1.2 平焊（楔焊）的两个焊点都为平焊点 Ball Bonding 焊点示意图
22
3.2.2 平焊使用楔形头楔形头一般用陶瓷，钨碳合金或钛碳合金制成。
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3.3 金属线目前，最常用的是金线( Au ,Cu)和铝线( Al , 1%Si/Mg)。最常用的金属线的直径为： 25 – 30 μm 3.3.1 金线压焊用于大批量生产的场合，这种工艺速度较快，但目前金线压焊的间距极限为 75μm，金线压焊需要光滑、洁净的焊接表面。表面的干净程度会影响焊接的可靠性。金线主要用在球焊和平焊工艺中。由于金线在热压下更容易变形，在电弧放电下更容易成球形，故在球焊中广泛使用。同时，由于完成压焊之后，金的特性较稳定，特别适合密封包装中，故在微波器件中，金线的平焊用处最广。 3.3.2 铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。有更精细的间距。采用细铝线压焊可以达到小于60μm（50 μm）的间距。铝线主要用于平焊工艺。费用较低。

Wire-Bonding工艺以及基本知识 PPT课件

Chamfer Angle：120°
CONFIDENTIAL
3. OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）：对Hill Crack、Capillary的OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）的數值是重要影響因素
2nd Neck部 Crack発生
荷重过度附加接触面导致破损 Crack発生
BSOB 時BOND HEAD的動作步驟：
CONFIDENTIAL
BSOB的二個重要參數：
1. Ball Offset：此項設定值球時，當loop base 拉起後，capillary 要向何方向拉弧設定範圍: -8020, 一般設定: -60
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
Die 第一焊点搜索速度1st Search Speed 1
CONFIDENTIAL
3. 第一焊點接触階段
最初的球形影响参数: 接觸压力和预备功率 Impact Force and Standby Power
线夹打开- Wire Clamp Open
最初的球形和质量決定于1ST BOND ： CONTACT TIME CONTACT POWER, CONTACT FORCE,
Smaller CD – Smaller
MBD
Bigger CD – Bigger
MBD
CD MBD
CA:70(Degree
)
CD MBD
CA:120(Degre
e)
将Chamfer角由90°变更為120°可使Ball形状变大，随之 Ball的宽度变宽、与Pad接合面積也能变宽。

wire bonding 详细学习资料[优质PPT]

(Programmable) •Loop Type Normal, Low, Square & J •XY Resolution 0.2 um •Z Resolution (capillary travelling motion)2.5 um •Fine Pitch Capability 35 mm pitch @ 0.6 mil wire •No. of Bonding Wires up to 1000 •Program Storage 1000 programs on Hard Disk •Multimode Transducer System
封裝簡介
晶片Die
金線 Gold Wire 導線架
Lead fram
Wafer Grinding
封裝流程
Wafer Saw
Die Bonding
toasterቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Wire Bonding
Die Surface Coating
Molding
Laser Mark
BGA
SURFACE MOUNTPKG THROUGH HOLE PKG
Gold wire
pad lead
B.PRINCIPLE
PRESSURE VIBRATION
AL2O3
CONTAMINATION GLASS
GOLD BALL
Al SiO2
Si
MOISTURE
銲接條件
HARD WELDING Pressure (Force) Amplify & Frequecy Welding Time (Bond Time) Welding Tempature (Heater) THERMAL BONING Thermal Compressure Ultrasonic Energy (Power)

wire-bonding-详细学习资料ppt课件

ppt课件.
12
Eagle
MACHINE SPECIFICATIONS (III)
•Material Handling System •Indexing Speed 200 – 250 ms @ 0.5 “ pitch •Indexer Resolution 1um •Leadframe Position Accuracy + 2 mil •Applicable Leadframe W = 17 – 75 mm @ bonding area in Y = 65mm
Gold wire
pad
ppt课件.
lead
5
B.PRINCIPLE
PRESSURE VIBRATION
AL2O3
CONTAMINATION GLASS
GOLD BALL
Al SiO2
Si
ppt课件.
MOISTURE
6
銲接條件
HARD WELDING
Pressure (Force)
Amplify & Frequecy
Solder Ball Placement
Dejunk TRIM Solder Plating
Singulation
Solder Plating TRIM/ pFpOt课RM件IN. G
Dejunk TRIM
Packing 4
Wire Bond 原理
Ball Bond ( 1st Bond )
Wedቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe Bond ( 2nd Bond )
(3 leads/frame) •Lead Locator Accuracy + 2.4 um •Post Bond Inspection First Bond, Second Bond

Wire_Bond_Introduction

• 由於每一部機器的組合及元件都有不同的誤差,所以各機台最佳銲接條件也無法完全一致,因此參數規格都有範圍讓大家去做增減。2ND BOND 銲接理論類似於1ST BOND 只是材料不同,所以銲接條件及參數規格範圍也不同。
銲針規格
銲針的選擇
Hole徑 (H)
Hole徑是由規定的Wire徑 (WD)來決定標準是Wire徑的1.3~1.5倍
BOND 2 PARAMETER USG Current 固定 USG Bond Time 固定 Force 大於規格上限時(大於100garmss) Force 過大所產生銲印上的變化如附圖: 銲印太深易導致魚尾撕裂而使 2nd bond lift
BOND 1 PARAMETER USG Current 固定 USG Bond Time 大於規格上限時(大於20mAmps) Force 固定 Bond time 過長所產生球型上的變化如附圖:球已超出鋁墊,造成短路
BOND 1 PARAMETER USG Current 固定 USG Bond Time 小於規格下限時(小於10ms) Force 固定 USG Bond Time 過小所產生球型上的變化如附圖:球型過小(未達鋁墊 80-90%),造成假銲及銲不黏
Ball Parameter Wire Diameter (依實際使用金線尺寸設定) FAB Size (Spec1.85-2.2mils) (燒球大小) EFO Current (放電電流大小) EFO Gap (放電間隙) Tail Extension (預留線尾長短)
Temperature(溫度設定) 不同材料,材質有不同設定目前 PBGA Substrate 所設定之銲線區溫度為160 正負10 度預熱區溫度為 130 正負10 度目前 Lead frame package 所設定之銲線區溫度為220 正負10 度預熱區溫度為 190 正負10 度目前 LOC Lead frame 所設定之銲線區溫度為180 正負10 度預熱區溫度為 140 正負10 度

Bonding-技术介绍

根据压焊的几何学原理决定
毛细管的形状，尺寸，材料直接影响压焊的最后形状
压焊机的压焊速度
产量的考虑
4.2 洁净要求及环境条件
工作间的清洁工具的清洁
100000 级净化环境
工作台的振动
照明
温度
4.3 焊接表面的清洁
金线的储存条件氩等离子紫外线
N2 微量的污染都会影响可靠性和焊接性
溶剂清洁
4.4 压焊金属线的物理性质
Wire Bonding 的方式有两种：
Ball Bonding(球焊)和 Wedge Bonding (平焊/楔焊)
2.1 Ball Bonding ( 球焊）金线通过空心夹具的毛细管穿出，然后经过电弧放电使伸出
部分熔化，并在表面张力作用下成球形，然后通过夹具将球压焊到芯片的电极上，压下后作为第一个焊点，为球焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的金线再压焊到相应的位置上，形成第二个焊点，为平焊（楔形）焊点，然后又形成另一个新球用作于下一个的第一个球焊点。
34
10 压焊技术的局限性：
由于丝线压焊必须在元器件的外围或表层进行，否则会导致短路现象，故，压焊工艺不适合应用在高密度的内部连接中，如 I/O 密度大于 500 的情况。
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WireBonding工艺介绍
1
1 Wire Bonding 是什么？
Wire Bonding (压焊，也称为帮定，键合，丝焊) 是指使用金属丝（金线等），利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。
2
压焊放大图
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2 Wire Bonding 的方式：
5.9 严格的物料存储如金线（放在干燥的N2环境中，减小湿度的影响）