DB-WB Trainning

焊线结合的可靠度 一般情况下受应力变化,线材与封装的密封性及与焊接表面的 反应,腐蚀,介金属化合物的形成所导致的疲劳与潜变等因素 的影响.其中以介金属化合物的形成为焊线接合破坏最主要的 原因. 常见的介金属化合物有金线与铝垫接合界面所产生的 紫斑(Purple Plague,由AuAl2所造成) 白斑(White Plague,由Au5Al2所造成) 彩虹(两种介金属化合物共生) 此外,由于不同的焊接材料交互扩散过程中产生的Cratering孔 洞也是影响可靠度的重要原因,这是由于过度焊接引起. 由于材料反应对焊线结合的可靠度有重要影响,因此对结合时 间,温度等制程条件要加以妥善控制,以避免这些破坏因素的 形成
2nd Bond
�
150mw 255mw 565.8 1604.6 553.2 1598.8 545.5 1594.3
Square USG Profile Burst Ramp
(超声换能转换时从零 到设定值及稳定的过程)
Const_I Normal Const_P
ASM Machine Transducer information : Tranducer information Version 1.10 C-mode Const-I / Lo Q-mode ModeA Z-ohm 13.0 Dac 50 80 128 150 255 Power 61.4 164.2 428.6 565.8 1604.6 Tranducer information Version 1.10 C-mode Const-I / Hi Q-mode ModeA Z-ohm 13.9 Dac 50 80 128 150 255 Power 123 306.8 782.3 1096.5. 3213.8
D/B W/B Training
(
Semiconductor package工艺流程
点测
Probing
装片
Wafer Mount
Blue Tape Wae Bonder
Collet
测试编带
Test & Tape
焊线
Wire Bonder
Gold Wire Capillary
Half Moon 半月孔
D/B机器组织结构
D/B工作步骤:
Pick Up Timing Chart
Pickup Setting(Collet&Needle)
D/B 几种焊接方式:
a 压力共晶焊(Eutectic) 在一定的压力,时间和高温作用下,晶片背面的金和LDF表 面的镀银加热到其共熔液相线区域,形成金银合金的铺金/ 浸润/熔湿(wetting),并把芯片粘贴到LDF表面.
Dac
Dac High Power Low
50mw 80mw 61.4 164.2 123 306.8
128mw 150mw 255mw 428.6 565.8 1604.6 782.3 1096.5 3213.8
超声工作模式 USG Mode
1800 1600 1400 1200
Normal Const-I Const-P
b 银胶焊(Epoxy) 导电银胶:Silver paste (环氧树脂与70%的银粉) 非导电银胶:陶瓷填充物二氧化矽(silica) ,氮化硼(boron nitride)等或聚四氟乙烯(teflon)等高分子填充物粉粒 . 优点:高分子材料与铜框架LDF材料的的热膨胀系数相近, 有助于减小芯片与LDF间的应力,热传导性及导电性好,可 用于较大SIZE芯片 缺点:速度较慢 (UPH≤15 k/hour) 需要增加Curing工艺以固化银胶. 银迁移的现象和空洞(void)的存在 热稳定性不良与易导致有机成分的泄漏会影响封装 的可靠性 c WBC工艺 (Wafer back coating) SKE 自主研发的芯片背面涂胶工艺,属于共晶焊和银胶焊 的结合.(Ablestik 8006 or 8007)
切筋成型
Trim & Form
电镀
Plate
打印代码
Strip Marking
Compound
塑封
Molding
Wafer Sawing Process
Mounting/粘片 Oven/烘箱 (小芯片) Sawing/划片 Washing/清洗
材料:LDF各部分的名称及习惯叫法
Index Hole 索引孔 Flag Strip 放置芯片的地方 Post Lead 引出端 Tie-Bar 连接柱 Runner 滑行架
Capillary Parameter
OR
FA
MBH
MBD
CA: Chamfer Angle
With the same CD, H, FAB & WD
1st Bond
FAB Centering
Resultant from US Transfer
2nd Bond& Tail Bond
'Tail Bond' for tail formation
Power
1000 800 600 400 200 0 50mw 80mw 128mw 150mw 255mw
DAC
DAC Const-I Power Const-P Normal
50mw 80mw 61.4 164.2 60.9 158.3 60.2 156.7
128mw 428.6 404.4 400.2
焊接时间 Bond Time:焊接作用(USG)的时间,加强焊接, 对ball shear影响比较大
WB工作时序
超声等级 USG Level : High / Low
3500 3000 2500
High
Low
Power
2000 1500 1000 500 0 50mw 80mw 128mw 150mw 255mw
焊接过程
焊线产品的产品的可靠性测试: a,拉力测试 wire pull test b,球剪切测试 ball shear test Wire pull和ball shear测试数值大小与金线线径大小相关.金线 弧形的形状,高度及长短与整个封装产品的大小相关.对一样 的金线,不同的弧形会有不同的拉力,断点与耐冲击性,较长 弧形直接影响到molding时是否会有冲丝的现象,形成金线偏移 (wire sweep);较短弧形易于焊接点及线弧产生较大应力, 造成接点的缺陷. 金线与铝垫的结合面,会有金-铝的介金属化合物生成,通常为 AuAl2(紫色)与Au5Al2(白色),这些介金属化合物特性脆硬,导 电传热性能降低,影响可靠性,WB时应加以控制,如其过度成 长,即形成紫班,白斑及彩虹现象
共晶焊接通常在热氮氢混合气的保护下进行 Forming Gas: 95%N2+5%H2 / 90%N2+10%H2 N2:保护气体 H2 :还原气体 优点:高效,快速 (Max UPH: 24k / hour) 缺点:浸润不良的结合(Poor Si-R)将导致空洞的存在使接合 强度与热传导性降低,同时也会造成应力分布不均匀而导 致晶片破裂损坏;只适用于较小Size的晶片焊接(通常Size ≤1.0mm);高温导致吸嘴(Collet)的磨损加剧,寿命减短;高 温会对某些晶片产品有损伤(如Moseft) 三要素:压力,时间,温度
焊接因素对焊接可靠性的影响: 焊接温度 Temperature: LDF及焊垫的加热,辅助焊接,有利于 金线与焊材的结合,但过高的温度容易导致过度焊接及介金属 化合物的过度增长,形成紫斑,白斑,彩虹及凹坑等 焊接压力 Force :第一焊点球形的形成及第二焊点线尾的切断, 保持劈刀在焊接过程中的稳定性,实际大小与金线线径及焊材 表面材料硬度等有关,适度大小可辅助焊接,过大则制约焊接 的形成. 超声 USG-Power:形成焊接,焊接的最主要因素,加强金线与 焊材之间的共渗,形成牢靠的焊接,如过大将影响球形也会 导致过度焊接及紫斑,凹坑的形成
WB:
焊接方式: 1)热压(thermocompression bonding, T/C)(铝线焊接) 2)超声波热压接方式(thermosonic& ultrasonic bonding, U/S & T/S) 在一定的压力,超声和温度共同 作用一定时间下,将金球 压接在芯片的铝盘焊接表面(金丝球焊) 材料: 金线 20---100 um 铝线 Al-1wt%Si合金线 高纯度铝线 (20—50um) (100—500um) 铜线 20---80um 要素:压力,超声波,温度,时间