Wire Bonding
Bonding 技术介绍解析
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3.2.2 平焊使用楔形头 楔形头一般用陶瓷，钨碳 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。
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Wedge Bonding 焊点示意图
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2.3.2 两者所用压焊头 2.3.2.1 球焊选用毛细管头；焊点是在热(一般为100-500℃)、超声 波、压力以及时间的综合作用下形成的。 2.3.2.2 平焊选用楔形头；焊点是在超声波能、压力以及时间等参 数综合作用下形成的。 一般在室温下进行。 球焊用毛细管头示意图
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。
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。
Bonding技术介绍
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。
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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）
Bonding技术介绍
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6.2 机械测试 最常用的机械测试方法有两种： 拉力测试和焊球剪切测试
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
金属线的硬度
金属线的拉伸强度
合金成B分onding技术介绍
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Bonding技术介绍
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只有充分考虑以上因素，才能有效控制压焊工序，才能获得高精度， 高可靠性，高强度，和有竞争力价格的压焊产品。
要表现在以下几个方面： 8.2.1 全自动设备已应用于压焊工序 8.2.2 压焊的各项参数都可以精确的进行监控 8.2.3 压焊的速度已达到 100—125ms/焊接 8.2.4 压焊的最小间距已达到 50微米 8.2.5 通过改良压焊头的结构及相应工序，大大提高了压焊的可靠性
ASM全自动Wire Bonding机编程手册
ASM 全自动Wire Bonding 机编程手册ASM 全自动Wire Bonding 机系微电子封装工艺中常用的金线Bonding 设备,其利用光反射工作原理具有准确定位的优良特性, 超声波发热技术的应用有效保证了熔结点的可靠性,Wire Bonding 设备的应用主要是编程方面,以下将结合实例和图解分步介绍 一.编程前的准备:1.取5pcs 待Bonding 的产品(Die Bonding 完成后的产品)依序排列在一片Carrier 上(从Carrier 右端开始排),所有Pin 尽量拉正,切不可往外偏2.将Carrier 装上Tray 后定位于入料口待送入工作区3.按住Shift 键,敲击OM/Main 键将装有产品的Carrier 对准入料口4.击Zoom/Ink 键一次将Carrier 推入工作区5.在1.2菜单下选取第5项Delete Program,按Enter 将目前的程序清除,开始编写新的程序 二,Bonding 点数确定:1.先标示出待Bonding 产品的基本拉线(拉线需遵循由高到低的原则)及Bonding 点的编号,以便后续编程时参照2.在菜单1.2.3.1下选取第0项Get Bonding Point,输入需Bonding 的点数(Die 点数+1) 3.依照第1步标好的顺序,用光标依次选中需Bonding 的Die * 以图示的TOSA 为例说明 :从上图我们可以看出,在第2步需要输入的点数为6 (5个Die + 1个Lead),第3步依次用光标选中D1,D2,D3,D4,D5(选中每个Die 后按Enter 输入,再将光标移去下一个). 三.设定参考点:1.所有的Die 选择完成后,界面将会有提示,看到提示后开始选择参考点2.将光标选中第一个Die 的中心按Enter 确定3.再将光标移至与第一个对角位置的Die 中心,按Enter 确定4.以上设定完成后,光标将自动退回第一个Die 的中心位置 实例操作说明:A. 将光标选中D-1中心后按Enter 确定B. 将光标移至D-2中心后按Enter 确定,如右图所示C. 以上完成后光标自动退回D-1中心点 四,两参照Die 的参数设定:1.在菜单1.2.3.1下选取第_项Template线标号及拉线方向2.通过调整” ←↑ ↓→”键,使光标将第一个Die 刚好完全框住后按Enter 键输入(开始设定D-1的第1个参考点)3.接下来是设定第一个Die 的寻找区域,同样是通过调整” ←↑ ↓→”键,使光标圈定第一个Die 以及周边的一定区域后按 Enter 键输入4.此时我们能看到一个黑白十分分明的图面,将菜单进入第_项Adjust Image 通过调整第1项(同轴光)和第3项(侧光)来设定黑白对比度,直至黑白相当明显后按Enter 存储图片5.以同样方式设定第一个Die 的第2个参考点(因PIN 的面积较少,两参照点可重叠在一点)6.第一个参照Die 两参考点设定好后,光标将自动跳至下一个参照Die 的中心点位置7.再以同样方式设定好第二个参照Die 的参数,到此两参照Die 参数设定完成 实例操作说明:A. 在菜单1.2.3.1下选取第_项TemplateB. 两对角点描出一个四边区域刚好圈住整个Die-1后按Enter(设定D-1的第1个参考点)C. 再将Template 后的参数设定为11,再圈定合适区域选取D-1的寻找区域D. 按Enter 后出现黑白明显的图面,调第1和第3项将黑白对比度调至适度E. 按Enter 存储图片F. 以同样方式设定好D-1的第2个参考点G. D-1的两参考点设定好后,光标自动跳到D-2的中心点,以同样方式设定好D-2的两参考点即可 图示说明:Die-1参数设定过程(图一~图三为第1个参考点设定,图四~图六为第2个参考点设定)Die-2参数设定过程(图一~图三为第1个参考点设定,图四~图六为第2个参考点设定)五.所有Die 的参数设定:1.两参照Die 的参数设定好后,光标自动回到第一个Die 的中心点,准备开始所有Die 的参数设定2.和第四步同样的方法先在菜单1.2.3.1下选取第_项Template,将第一个Die 全部圈住(开始设定第1个参考点) 3.将Template 后的参数设定为11后在第一个Die 周边圈取适当的寻找范围,按Enter 后开始设定第一个Die 的第2个参考点,方法同上4.方式可分别设定所有Die 的参数,此处特别要说明的是并非所有的Die 两参考点都可选在同一位置,如果Die 是PIN 的话,图-01 图-06图-05 图-04 图-03 图-02 图-07 图-12图-11 图-10 图-09 图-08两参考点选同一位置就可能了,但对于需Bonding 好几条金线的Sub-Mount 则需要将这两个参考点选在对角位置会比 较合适些, 实例操作说明:A. 在菜单1.2.3.1下选取第_项TemplateB. 两对角点描出一个四边区域刚好圈住整个Die-1后按Enter(设定D-1的第1个参考点)C. 再将Template 后的参数设定为11,再圈定合适区域选取D-1的寻找区域D. 按Enter 存储图片E. 以同样方式设定好D-1的第2个参考点F. D-1的两参考点设定好后,光标自动跳到D-2的中心点,以同样方式设定好D-2的两参考点即可G. 同样方法设定好D3,D4H. 对于D5,因有较多的Bonding 点,所有我们通常是选取其需Bonding 区域的对角点作为参考点,方法同上,如图示六.设定Wire 走线:1.将2,3,9菜单下的第4项PR Support Mode 设定为None,并确认第1项Teach&Bond 为Disable, 2.选取2.3.9菜单下的第0项Get Bond Point 后按Enter 确认3.先确定第一条线的起始点,通过2.3.9菜单下的第2项Change Bond On 选取点的特性(Die,Lead,GND),如选取的是Die,则需再输入Die 的编号,选好后移动光标至所需Bonding 的具体位置4.再确定第一条线的终止点,和第3步同样方法设定好点的特性后将光标移至需Bonding 位置按Enter,第一条线设定完成5.同样方法依次设定其他走线 实例操作说明:A 将2.3.9菜单下的第4项PR Support Mode 设定为None,并确认第1项Teach&Bond 为Disable,B 选取2.3.9菜单下的第0项Get Bond Point 后按Enter 确认C 进入2.3.9菜单下的第2项Change Bond On,按”B ”(选取Die)后输入”4”D 将光标在D-4上选取需要Bonding 的具体位置后按Enter 确认E 同样选取2.3.9菜单下的第2项Change Bond On,按”B ”(选取Die)后输入”5”F 将光标在D-4上选取需要Bonding 的具体位置后按Enter 确认,这样第一条线就设定好了G 依据先前设定好拉线顺序,同样方法将所有走线设定完成,设定点时需观察界面提示,如为所需的点则无需再选2.3.9.2切换 七.工作组Copy:1.将菜单2下的第2项Step &Repeat 设定为Matrix2.输入row 参数为1(行数,此设备已限定为1行,输入cols 参数为5(,单个工作组列数,可依据所需选择,一般选取5)3.选取第一个制品的某一特性部位(一般选D-1)作为参考点,移动光标,选取第二个制品的同样部位并按Enter 确认4.选好第二个产品的参照点并按Enter 后,光标将自动移动到最后一个(第5个)制品的相同部位附件,将光标微调至最后一个产品的相同部位后按Enter确认,5.三个参考点选择完成后系统将自动在界面上演示取货过程,按Stop两次退出实例操作说明:A 将菜单2下的第2项Step &Repeat设定为MatrixB 输入row参数为1,输入cols参数为5C 选取第一个制品的D-1中心作为参考点,移动光标,选取第二个制品的D-1中心点并按Enter确认,待光标自动移至第五个制品D-1中心点附件时,微调光标将光标对准中心点按Enter确认,然后按两次Stop推出八.Bonding高度调整:1.滚动滑鼠将光标移回第一个制品.2.选取菜单1.3下的第2项Refer Parameter并按Enter进入Bonding高度确认界面3.依据界面提示由上至下选取Die及Lead的Bonding高度,具体方法是,先通过”↑↓”键选取待设定的点,后按Enter,光标将自动移动到所选定的点上,确认位置没有问题时按Enter确认,如有偏差将光标移动到位后再按Enter确定.4.设定完成后按Stop退出设定界面进入主界面实例操作说明:A. 滚动滑鼠将光标移回第一个制品.B. 选取菜单1.3下的第2项Refer Parameter并按Enter进入Bonding高度确认界面C. 按Enter后光标自动选定D-1的中心,确认OK后按Enter确认,D. 点击”↓”键选取D-2后按Enter,光标自动选定D-2中心,确认OK后按Enter确认E. 同样方法适当好D-3,D-4,D-5F. 设定好D-5后点击”↓”键选取Lead按Enter,将光标移到Header上任意位置后按Enter确认,全部设定完成后按Stop回到主界面九.线形设定:1.选取菜单1.4的第3项Loop Group Frpe后按Enter进入线性设定界面2.参照附件中的线形,依据实际的状况依次选取适当的线形,因以建立好线性库,只须输入相应的字母即可3.设定完成后按Stop退出设定界面进入主界面实例操作说明:A 选取菜单1.4的第3项Loop Group Frpe后按Enter进入线性设定界面B 因W1属MPD→SM,所以在第栏中输入E; W2属SM→PIN, 所以在第栏中输入I; W3属SM→PIN, 所以在第栏中输入I; W4属SM→PIN, 所以在第栏中输入I; W5属SM→Header, 所以在第栏中输入C;C所有五条线形都设定完成后按Stop退回主界面十,程序存盘:1,将菜单选取1.9.0的第0项Save Bond Program,按Enter进入2.用” ←↑ ↓→”键选取所需的字母组成文件名后按Enter键将所编写的程序存盘附录一:线形代码一览表。
Wire-Bonding工艺介绍和Gold-Wire特性
金线焊接工具---劈刀
劈刀决定的一些参数： 1、Bond Pad Pitch
金线焊接工具---劈刀
T--Tip Diameter, BTNK—Bottleneck Height&Angle, CA—Cone Angle Will affect bond pad pitch.
2、1st Bond Diameter
Not move
affect Not affect
Go up with capillary
Form ball when 6000v on it
Not affect Not affect
金线球形焊接工艺介绍
Stage1
Stage2
Stage3
Stage4
Stage5
Stage6
Stage7
Stage8
H—Hole Diameter, ICA—Inner Chamfer Angle CD—Chamfer Diameter Will affect 1st bond diameter
金线焊接工具---劈刀
3、Wire Diameter
H—Hole Diameter
Hole diameter is usually 1.5X wire diameter
wire
Ultrasonic and force
Form ball when 6000v on it
Not affect
Go up to chamfer, affect touch die surface
Not move
Not affect
Form loop shape Not affect
Squashed and form 2nd bond
wire_bonding__介绍
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
引线键合
热压焊：金属线过预热至约300至400℃的氧化铝(Al2O3)或 碳 化 钨 （ WC） 等 耐 火 材 料 所 制 成 的 毛 细 管 状 键 合 头 （Bonding Tool/Capillary,也称为瓷嘴或焊针），再以电火 花或氢焰将金属线烧断并利用熔融金属的表面张力效应使 线之末端成球状（其直径约金属线直径之2倍），键合头 再将金属球下压至已预热至约150至250℃的第一金属焊盘 上进行球形结合（Ball Bond）。在结合时，球点将因受压 力而略为变形，此一压力变形之目的在于增加结合面积、 减低结合面粗糙度对结合的影响、穿破表面氧化层及其他 可能阻碍结合之因素，以形成紧密之结合。
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底面角
4 degree 专门设计用于解决8度或者0度的问题， 建议使用小的键合头
8 degree 一般用途，很好的第二键合点丝线截断能力 15 degree 仅仅用于热压焊，使用较少
30
5
键合头直径 （T）
主要影响第二键合点的强度， 在允许的范围内应该尽可能大， 小键合头适合于较密（细间距） 键合， 小键合头适合于手工操作。
35
36
6
2013/1/14
铝丝
• 纯铝太软而难拉成丝，一般加入 1% Si 或者1% Mg以提 高强度。 • 室温下1% 的Si 超过了在铝中的溶解度，导致Si的偏析， 偏析的尺寸和数量取决于冷却数度，冷却太慢导致更多 的Si颗粒结集。Si颗粒尺寸影响丝线的塑性，第二相是疲 劳开裂的萌生潜在位置。 • 掺1%镁的铝丝强度和掺1% 硅的强度相当。 • 抗疲劳强度更好，因为镁在铝中的均衡溶解度为2%,于 是没有第二相析出。
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2013/1/14
键合头镀层
光滑涂层 • 较长的使用寿命 ， • 要进行抛光 ， • 使得第二键合点光亮， • 减少金属的残留和聚集
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介绍
lead
pad
Search Speed 2 Search Tol 2
lead
pad
Search Speed 2 Search Tol 2
lead
Formation of a second bond
pad
heat
lead
Formation of a second bond Contact
pad
Singulation Solder Plating TRIM/ Dejunk TRIM
SURFACE MOUNTPKG THROUGH
Dejunk TRIM Solder
Packing
HOLE PKG
g
FORMING
Wire Bond 原理
Ball Bond Wedge Bond ( 2nd Bond )
SEARCH TOL 1
pad
lead
Free air ball is captured in the chamfer
SEARCH SPEED1
SEARCH TOL 1
pad
lead
Free air ball is captured in the chamfer
SEARCH SPEED1
SEARCH TOL 1
pad
SEARCH SPEED1
SEARCH TOL 1
lead
Free air ball is captured in the chamfer
pad
SEARCH SPEED1
SEARCH TOL 1
lead
Free air ball is captured in the chamfer
SEARCH SPEED1
qfn封装wire bongding设计规则-概述说明以及解释
qfn封装wire bongding设计规则-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容将简要介绍本文所涉及的主题——qfn封装wire bongding设计规则，并对文章结构和目的进行概括说明。
概述:QFN封装是一种广泛应用于电子元件的封装形式，它具有小尺寸、低成本、良好的热传导性能等特点，已经成为现代电子设备中常见的封装选择之一。
在QFN封装中，wire bonding是一项非常关键的步骤，它涉及到在芯片和封装基座之间通过金属线进行连接。
而qfn封装wire bonding 设计规则则是指在进行wire bonding过程中，需要遵循的一系列设计准则和原则，以确保连接的可靠性和稳定性。
文章结构:本文将围绕qfn封装wire bongding设计规则展开讨论，分为三个主要部分：引言、正文和结论。
引言部分将对文章的背景和目的进行介绍，正文部分将详细阐述qfn封装wire bongding设计规则的重要性、基本原则和具体要点，结论部分将对文章进行总结，并展望未来qfn封装wire bongding设计规则的发展。
目的:本文的目的是探讨qfn封装wire bongding设计规则在电子封装领域的重要性，为相关领域的从业者和研究人员提供有关于qfn封装wire bongding设计规则的基本知识和具体要点。
通过对qfn封装wire bongding设计规则的讨论和总结，本文旨在提高电子封装领域从业者对该规则的认识和理解，以减少因设计不当而导致的不良连接和可靠性问题。
同时，本文也将展望未来qfn封装wire bongding设计规则的发展趋势，为该领域的进一步研究和应用提供参考和启示。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息:文章结构部分旨在为读者介绍本文的整体结构，使读者对文章的内容有一个清晰的了解。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了文章的主题和重要性，然后介绍了文章的结构和目的。
wire bonding引线键合形成机理模型 -回复
wire bonding引线键合形成机理模型-回复wire bonding引线键合是一种常见的半导体封装技术，用于将芯片与封装基板之间连接。
本文将以"wire bonding引线键合形成机理模型"为主题，从基础知识到详细步骤，逐步回答并解释这个主题。
引线键合是一种可靠的连接技术，它通过使用金属线将芯片的引脚与封装基板的引脚连接在一起。
这种连接可以传输信号和电力，同时提供机械支撑和热耦合。
在wire bonding引线键合中，金属线通常是由铝或金制成的。
它们具有优良的导电性和足够的弹性，可以承受一定的应变。
引线键合可以分为两种类型：压力键合和焊锡键合。
压力键合是通过应用机械力来实现金属线的弯曲和连接。
焊锡键合则是通过加热和融化焊锡来形成连接。
下面将逐步介绍wire bonding引线键合的形成机理模型的步骤：1. 准备工作: 引线键合之前，首先要准备好芯片和封装基板。
芯片上有许多金属引脚，而封装基板上有相应的焊盘或引脚，用来连接金属线。
此外，还需要一些工具和设备，如键线机、焊锡头等。
2. 金属线制备: 在键线机中，金属线从线盘上穿过，并通过一系列的轮式供给装置，将金属线传递到合适的位置。
引线键合中常用的金属线通常是细丝状的，直径在10-50微米之间。
3. 定位与对准: 在键线机的辅助元件的帮助下，芯片和封装基板被准确地定位和对准。
这一步非常关键，因为引线的准确性和可靠性取决于对准的精度。
4. 压力键合: 在压力键合过程中，金属线首先被压缩和弯曲，然后通过机械力压到芯片引脚和封装基板引脚上。
这种压力力量在金属线和引脚之间形成机械紧固和电接触。
5. 热焊键合: 在焊锡键合过程中，金属线首先被压缩和弯曲，然后通过焊锡头提供的热量进行焊接。
热焊加热金属线和引脚，并融化焊锡，使其形成牢固的连接。
6. 检测和质量控制: 在引线键合完成后，需要进行检测和质量控制。
这些检测可以包括接触电阻、焊点质量、焊点可靠性等方面的测试。
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
Wire-Bonding工艺以及基本知识
A. 15(15XX)：直徑1/16 inch （約1.6mm)，標準氧化鋁陶瓷 B. XX51：capillary產品系列號 C. 18： Hole Size 直徑為0.0018 in.（約46μm ） D. 437：capillary 總長0.437 in.(約11.1mm） E. GM： capillary tip無拋光; (P： capillary tip有拋光） F. 50： capillary tip 直徑T值為0.0050 in. （約127μm） G. 4： IC為0.0004 in. （約10μm） H. 8D：端面角度face angle為 8° I. 10：外端半徑OR為0.0010 in.（約25μm） J. 20D：錐度角為20° K. CZ1：材質分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列
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
线夹 打开– Wire Clamp Open
在第一焊点搜索高度开始, 焊头使用固定的 速度搜索接触高度 At Search Height Position Bond Head Switch to Constant Speed(Search Speed) to Search For Contact
第一焊点搜索高度1st Search Height
Smaller CD – Smaller
MBD
Bigger CD – Bigger
MBD
Wire-Bonding工艺以及基本知识 PPT课件
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]
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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)
wirebonding封装工艺
wirebonding封装工艺
Wirebonding封装工艺是一种把金属线接到封装器件表面的加工办法。
Wirebonding封装工艺可以广泛应用于电子封装和IC封装行业，特别是
当焊接办法无法实现时，Wirebonding封装技术可以发挥作用。
Wirebonding封装工艺主要步骤有三：前处理、Wirebonding和清洁处理。
前处理过程主要是对封装表面形态和电化学性能进行处理，以保证Wirebonding和表面清洁处理工艺正常进行；Wirebonding过程包括定位、钢丝熔合、焊接和压印，Wirebonding正确及有效地完成了金属线被熔接
到电子封装器件表面的过程；清洁处理过程是对已完成处理的封装器件进
行清洁处理，以确保最终产品的清洁度和完好度。
wire bonding jedec标准
wire bonding jedec标准
**JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council，联合电子
设备工程委员会）制定的Wire Bonding标准，规定了不同芯片、基板
间的导线连接标准**。
这些标准为微电子器件和模块之间的互连提供
了一种标准化和可重复的解决方案。
具体来说，这些标准涉及到引线键合的尺寸、引线材料的规格和选择、连接头的几何形状和尺寸、以及键合的工艺过程等。
请注意，对于具体的芯片和基板，可能需要满足特定的JEDEC标准。
因此，在实际应用中，建议参考具体的芯片和基板规格书，以确定适
用的JEDEC标准。
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pad
lead
Free air ball is captured in the chamfer
pad
lead
Free air ball is captured in the chamfer
pad
lead
Formation of a first bond
pad
lead
Formation of a first bond
pad
lead
Formation of a first bond
PRESSURE
Ultra
Sonic
Vibration
pad
heat
lead
Formation of a first bond
PRESSURE
Ultra
Sonic
Vibration
pad
heat
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead
Formation of a loop
pad
lead
Formation of a loop
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
shows higher tensile strength and shorter heat affected zone length.
E. Gold Wire Property (Grain size)
1.4WD 1.6WD 1.8WD 2.0WD
160
Wire diameter (1.0mil)
•
•
B. Gold Wire Property (B/L and E/L)
C. Wire Diameter Property - R,L,C
D. Gold Wire Property (Recrystallization Temp.)
Each wire type has each recrystallization temperature. Wire with higher recrystallization temperature
0.7mil, 0.8mil, 0.9mil, 1.0mil, 1.1mil, 1.2mil,1.3mil,2.0mil
•VENDER :
HERAEUS, SUMITOMO, MKE, TANAKA AMERICAN FINE WIRE(AFW)
•TOLERANCE:
+/-0.05MIL
Manufacturing Process of Gold Wire
MCM
D. M/C BASIC DATA
• M/C TYPE:
• Kulicke & Soffa
– 1484XQ, 1488, 8020, 8028/S/PPS,NewTek/Elite, Maxum/Plus/Ultra
• ASM
– Eagle100/200/400/700…
• Shinkawa
ASSEMBLY WIRE BOND PROCESS INTRODUCTION
Semiconductor Packaging Process
WAFER
WAFER MOUNT
Back Grinding & Die Saw
DIE ATTACH
MODING
WIRE BOND
EPOXY CURE
TRIM / FORM
Wire Diameter 20 um 23 um 25 um Criteria 8g min 8g min. 12g min.
2.
Wire pull test
1. 2. 3.
3.
Ball shear test
1. 2.
IMC COVERAGE
IMC =59.15%
IMC=59.15%
IMC=63.6%
Capillary
Workholder Heat Block Clamp
Shinkawa UTC1000 Super
GOLD WIRE
K&S Ultra
Electronic Flame-Off
WIRE PULL TEST
Wire Failure 4 Stitch Failure 5
Lifted 1st Bond 2
10 Final products
9 Rewinding
8 Final products
A. Stress-Strain Characteristics of bonding wire
• • Typical stress v.s. strain curves for bonding wire in two states of hardness. Wire A is typical of large-diameter bonding wire; Wire B is typical of small-diameter bonding wire. 1 is the elastic region;2 is the elastic limit ;3 is the region of plastic deformation;4 is the breaking load of the wire Different diameter and hardness could affect the stress-strain characteristics. How to combine different diameter and hardness is a very important factor for a good gold wire.
HAZ Length(um)
140
HAZ Length
HAZ Length
120
100 80 2.0WD 1.8WD 1.6WD 1.4WD
Free Air Ball Size Fig. 1 HAZ Length Variation of grain size at HAZ according to FAB size 1.4 WD Grain size(um) 2.2 ~ 3.3 1.6 WD 2.5 ~ 3.6 1.8 WD 2.8 ~ 3.9 2.0 WD 3.3 ~ 4.4 Fig. 2 HAZ length according to FAB size
A.PURPOSE
Ball Bond
( 1st Bond ) Stitch Bond/Wedge Bond ( 2nd Bond )
Gold wire
pad
lead
B.PRINCIPLE
• HARD WELDING:
– PRESSURE – AMPLIFY & FREQUENCY – WELDING TIME – WELDING TEMPATURE
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
pad
lead
Formation of a second bond
pad
heat
lead
Formation of a second bond
pad
heat
lead
pad
heat
lead
pad
heat
lead
pad
lead
pad
lead
(1). Mitsubishi :
1 4N gold (99.99%)
2 Refining
3 Melting & casting
4 Caliber rolling
5 Drawing
6 Annealing
7 Winding
8 Packing & Shipping
(2).
Sumitomo :
＋
1 5N gold (99.999%) Dopant 2 Ingot making 3 Roll press 4 Single dies drawing 5 Heavy drawing 6 Intermediate annealing 7 Fine drawing
pad
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead
Capillary rises to loop height position
pad
lead
Capillary rises to loop height position
SOP/SSOP
QFP/LQFP/TQFP
• STACK DIE • SIDE BY SIDE
MCP/FBGA
SPSN
TM2633 B92283.1 #6 9852Z
RBC
2ND BOND
FILM BGA
CSP (With Spacer)
Function Die Spacer Function Die
– UTC400, UTC1000(Super)
• ESEC, Kaijo (FB780).
WIRE BOND MACHINE
K&S 8028
K&S Maxum
Wire
Air guide