集成电路封装中的引线键合技术研究
引线键合的失效机理及分析
第6期2017年12月微处理机MICROPROCESSORSNo.0Dec.，2017引线键合的失效机理及分析贺玲，刘洪涛(中国电子科技集团公司第47研究所，沈阳110032)摘要:随着电子封装系统的发展，封装系统对可靠性及使用寿命的要求不断提高。
引线键合作 为半导体后道工序中的关键工序，在未来相当长一段时间内仍将是封装内部链接的主流方式。
引线键 合工艺的可靠性是半导体器件可靠性的一个重要组成部分，尤其对电路的长期可靠性影响很大，据国 外的统计数据显示键合系统的失效占整个半导体器件失效模式比例的25%耀30%。
严格控制器件的生 产工艺环境以及引线的键合工艺质量尤为重要。
针对单芯片集成电路加工过程中遇到的键合失效模 式，对过程进行分析，找出引线键合失效的原因，提出了改善方法。
关键词：引线键合；失效机理;稳定性；可靠性；失效模式；断裂DOI编码：10.3969/j.issn.l002-2279.2017.06.004中国分类号:TN43 文献标识码:B文章编号：1002-2279-(2017)06-0017-04Failure Mechanism and Analysis of Wire BondingHe Ling,Liu Hongtao(The 47th Research Institute o f China Electronics Technology Group Corporation,Shenyang 110032,China)Abstract：With the development of electronic packaging system,the requirements for reliability and service life are continuously increased.As the key process of semiconductor post process,wire bonding will still be the mainstream way of packaging internallinks for a long time to come.The reliability of wire bonding process is an important part of the reliability of semiconductor devices,especially influencing the long term reliability of circuit heavily,and according to the foreign statistical data,it shows that the failure rate of the bonding system accounts for 25%耀30%of the failure mode of the whole semiconductor device.It is very important to control the manufacturing process and the wire bonding process quality.According to the bonding failure modes encountered in the process of single chip integrated circuits processing,the process is analyzed,so as to find out the reason of wire bonding failure,and to propose improvement methods.Key words：Wire bonding;Failure analysis;Stability;Reliability;Failure mode;Fracturei引言半导体集成电路引线键合是集成电路封装中的 一个非常重要的环节，引线键合的好坏直接影响到 电路使用后的稳定性和可靠性[1]。
集成电路封装中的引线键合技术
学员作业课程名称：集成电路封装与测试作业内容：集成电路封装中的引线键合技术任课教师：张江元学员姓名：蒋涛学员学号： 511412130所在班级：集成电路工程教师评分：集成电路封装中的引线键合技术【摘要】在回顾现有的引线键合技术之后，文章主要探讨了集成电路封装中引线健合技术的发展趋势。
球形焊接工艺比楔形焊接工艺具有更多的优势，因而获得了广泛使用。
传统的前向拱丝越来越难以满足目前封装的高密度要求，反向拱丝能满足非常低的弧高的要求。
前向拱丝和反向拱丝工艺相结合，能适应复杂的多排引线健合和多芯片封装结构的要求。
并具体以球栅阵列封装为例，介绍了检测手段。
不断发展的引线健合技术使得引线健合工艺能继续满足封装日益发展的要求，为封装继续提供低成本解决方案。
【主要内容】1. 引线键合工艺1. 1 楔形焊接工艺流程1. 2 圆形焊接工艺流程1. 3 主要工艺参数介绍1.3.1 键合温度1.3.2 键合时间2. 引线键合材料2. 1 焊线工具2. 2 引线材料3. 引线键合线弧技术3. 1 前向拱丝3. 2 反向拱丝4. 键合质量的判定标准4. 1电测试4. 2 边界扫描检测4. 3 X射线测试5. 小结参考文献1. 引线键合工艺在IC封装中，芯片和引线框架(基板)的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。
有三种方式实现内部连接：倒装焊、载带自动焊和引线键合。
虽然倒装焊的应用增长很快，但是目前90％以上的连接方式仍是引线键合。
这个主要是基于成本的考虑。
虽然倒装焊能大幅度提升封装的性能，但是过于昂贵的成本使得倒装焊仅仅用于一些高端的产品上。
事实上对于一般产品的性能要求，用引线键合已经能够达到，没有必要使用倒装焊引起额外的成本增加。
对于封装厂商来说，使用倒装焊意味着目前传统的引线键合、模塑设备的淘汰，需要引入新的倒装焊设备，这个投资是非常巨大的。
传统的封装尺寸比较大，因而引线键合所使用的线的直径比较大，线弧也比较高，一般在150m～250m之间。
引线键合原理 -回复
引线键合原理-回复引线键合原理是一种常用于电子器件和电路连接的技术，它通过将引线与器件引脚之间进行焊接来实现电气连接。
在电子器件制造过程中，引线键合技术被广泛应用，不仅可以提高器件的可靠性和性能，还可以实现器件的微型化和集成化。
本文将围绕引线键合原理展开讲解，详细介绍引线键合技术的操作步骤、引线键合的类型和应用领域。
引线键合技术的操作步骤主要包括引线准备、对准定位、焊接和切断四个步骤。
在引线准备阶段，首先需要选择适当的引线材料，常用的引线材料有铝线、金线和铜线等。
接下来对引线进行切割和清理处理，确保引线表面的干净和光滑。
在对准定位阶段，将器件引脚与PCB板或芯片引脚进行准确的对准定位。
焊接阶段是引线键合的核心步骤，将引线通过热压或超声波等方式与引脚进行焊接，实现电气连接。
最后，在切断阶段使用切割工具将多余的引线切断，完成整个键合过程。
引线键合技术根据焊接的方式可以分为热压键合和超声波键合两类。
热压键合是最常用的方法之一，它利用金属引线在高温和压力下变形，与引脚或芯片焊盘形成牢固的结合。
超声波键合则利用超声波振动产生的能量，使引线与引脚或芯片结合在一起。
这两种键合方式各有优劣，选择适当的键合方式取决于具体的应用需求和性能要求。
引线键合技术在电子器件制造领域有着广泛的应用。
首先，它在芯片封装过程中起到连接芯片和封装基板的作用，提供电气连接和机械支撑。
其次，在集成电路制造中，引线键合技术使得大规模集成电路的制造成为可能，实现了电路的微型化和高密度布线。
此外，引线键合技术还应用于半导体器件、光电子器件、传感器和MEMS器件等领域，为这些领域的器件提供了可靠的电气连接。
总结起来，引线键合原理是一种应用广泛的电子器件连接技术，它通过将引线与器件引脚焊接在一起，实现电气连接。
引线键合技术的操作步骤包括引线准备、对准定位、焊接和切断四个阶段。
根据焊接的方式，引线键合可以分为热压键合和超声波键合两类。
引线键合技术在电子器件制造中起到至关重要的作用，不仅能提高器件的可靠性和性能，还能实现器件的微型化和集成化。
半导体引线键合技术有哪些类型
引言概述半导体引线键合技术是半导体封装过程中至关重要的一项技术，其主要作用是将芯片引线与封装材料进行可靠连接。
本文将对半导体引线键合技术进行分类介绍，以便更好地了解其基本原理和应用场景。
正文内容一、金球键合技术金球键合技术是一种常见的引线键合技术，其工作原理是利用焊锡小球将芯片引线与封装材料连接起来。
金球键合技术具有低电阻、低功耗、高可靠性等优点，广泛应用于集成电路、半导体激光器、光电元件等领域。
金球键合技术的具体步骤包括金球制备、位置布局、压合、焊接等。
小节：1.焊锡小球的制备方法有哪些？2.如何进行引线位置的布局和优化？3.压合过程中需要注意哪些关键参数？4.焊接过程中可以采用哪些技术手段提升效果？5.金球键合技术在集成电路领域的应用案例。
二、焊线键合技术焊线键合技术是另一种常见的引线键合技术，其核心原理是利用焊线将芯片引线与封装材料连接起来。
焊线键合技术广泛应用于集成电路、半导体器件、功放器件等领域，具有高可靠性、低电阻、环保等优点。
焊线键合技术的具体步骤包括焊线选材、焊线形成、焊线位置布局、焊线布置、焊接等。
小节：1.焊线选材时需要考虑哪些因素？2.如何实现焊线的精确形成和定位？3.焊线布置的原则和技巧有哪些？4.焊接过程中需要注意哪些关键参数？5.焊线键合技术在半导体器件领域的应用案例。
三、球限位键合技术球限位键合技术是在芯片引线和封装材料之间加入金属球限位环来限定焊接位置的一种引线键合技术。
该技术可以提高键合位置的稳定性和可靠性，适用于对键合位置要求较高的场景，如高频器件和光电器件等。
球限位键合技术的具体步骤包括球限位环制备、位置布局、压合、焊接等。
小节：1.金属球限位环的制备方法及材料选择。
2.球限位环对引线键合位置的作用机理。
3.如何保证球限位环的位置精确布局？4.压合过程中需要注意哪些关键参数？5.球限位键合技术在高频器件领域的应用案例。
四、电容键合技术电容键合技术是一种特殊的引线键合技术，主要应用于二极管、电容器等组件的封装过程中。
引线键合中引线运动学构型数据获取实验
引线键合中引线运动学构型数据获取实验一 序言：1. 引线键合：引线键合技术是微电子封装中的一项重要技术之一。
由于上世纪90年代，器件封装尺寸的小型化，使得新型封装开始通过引线键合，载带自动键合，合金自动键合等键合技术来实现高密度高可靠性的封装。
1.1微电子封装的流程中引线键合的位置2.引线键合的过程是晶片上的焊垫(pad)作为第一焊点（the first bond）基板的内引脚（inter lead）作为第二焊点（the second bond）在外部能量（超声或者热能）作用下，通过引线（金线、铜线、铝线）把第一焊点第二焊点连接起来。
1.2 自动焊线机批量焊接 1.3 引线键合引线键合技术是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接中最通用最简单有效的一种方式，又因为引线键合生产成本低、精度高、互连焊点可靠性高，且产量大的优点使其占键合工艺的80%以上，在IC 制造业得到了广泛的应用，一直是国际上关注的热点。
对于引线键合中引线成型的引线及键合头的研究也备受关注。
以较为普遍的超声金丝键合为例介绍介绍引线成型的过程。
一个完整的引线键合过程包括两种不同的运动状态。
一种是自由运动，该阶段的任务是拉出键合弧线，键合头运动按照已经设定好的运动轨迹。
此状态执行工具尖端与芯片失去接触，不产生力的反馈信号。
另一种约束运动，当执行工具尖端与芯片接触时，在超声和高温的作用下，稳定的键合力保证了金线被充分的焊接在芯片和引脚上，力传感器产生力反馈信号，这个阶段的任务是实现结合力的整定控制。
•1.线夹关闭，电子打火形成金球，引线夹将金线上提金属熔球在劈刀顶端的圆锥孔内定位•2.线夹打开键合头等速下降到第一键合点搜索高度（1st bond searchheight)位置•3.劈刀在金属熔球（最高180℃）上施加一定的键合力同时超声波发生系统（USG)作用振动幅度经变幅杆放大后作用在劈刀顶端完成第一键合点•6.劈刀下降接触引线框架焊盘调用第二键合点参数在热量和超声键合的能量下完成锲键合•5.键合头运动到第二键合点位置，形成弧线•4.键合头上升运动到“top of loop”位置然后进行短线检测，判断第一焊点是否成功•7.松开线夹键合头上升到“tail heightposition”形成预留尾丝长度•8.线夹关闭，键合头上升将金线从第二键合点尾端压痕处拉断。
浅析引线键合
浅析引线键合摘要：随着集成电路的发展, 先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和新材料的要求和挑战。
半导体封装内部芯片和外部管脚以及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接、确保芯片和外界之间的输入/ 输出畅通的重要作用,是整个后道封装过程中的关键。
引线键合以工艺实现简单、成本低廉、适用多种封装形式而在连接方式中占主导地位, 目前所有封装管脚的90%以上采用引线键合连接[1]。
关键词：集成电路引线键合方向发展Abstract: with the development of integrated circuits, advanced packaging technology constantly changing to adapt to all kinds of semiconductor of new technology and new material requirements and challenges. Semiconductor package internal chip and the external pin and the connection between the chip having established chip and external electrical connection, ensure the chip and outside between the input / output smooth important role, the whole package after the road is the key process in the. Wire bonding technology to achieve a simple, low cost, suitable for various packaging forms and in a connection mode in the dominant, all current package pins above 90% using a wire bond connection [1].Key words: integrated circuit lead wire bonding direction目前封装形式一方面朝着高性能的方向发展，另一方面朝着轻薄短小的方向发展，对封装工艺圆片研磨、芯片粘贴、引线键合都提出了新的要求。
引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析
引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析目前IC器件在各个领域的应用越来越广泛，对封装工艺的质量与检测技术提出了更高的要求，如何实现复杂封装的工艺稳定、质量保证和协同控制变得越来越重要。
目前国外对引线键合工艺涉与的大量参数和精密机构的控制问题已有较为深入的研究，并且已经在参数敏感度和重要性的排列方面有了共识。
我国IC封装研究起步较晚，其中的关键技术掌握不足，缺乏工艺的数据积累，加之国外的技术封锁，有必要深入研究各种封装工艺，掌握其间的关键技术，自主研发高水平封装装备。
本文将对引线键合工艺展开研究，分析影响封装质量的关键参数，力图为后续的质量影响规律和控制奠定基础。
2. 引线键合工艺WB随着前端工艺的发展正朝着超精细键合趋势发展。
WB过程中，引线在热量、压力或超声能量的共同作用下，与焊盘金属发生原子间扩散达到键合的目的。
根据所使用的键合工具如劈刀或楔的不同，WB分为球键合和楔键合。
根据键合条件不同，球键合可分为热压焊、冷超声键合和热超声键合。
根据引线不同，又可分为金线、铜线、铝线键合等。
冷超声键合常为铝线楔键合。
热超声键合常为金丝球键合，因同时使用热压和超声能量，能够在较低的温度下实现较好的键合质量，从而得到广泛使用。
2.1 键合质量的判定标准键合质量的好坏往往通过破坏性实验判定。
通常使用键合拉力测试（BPT）、键合剪切力测试（B ST）。
影响BPT结果的因素除了工艺参数以外，还有引线参数（材质、直径、强度和刚度）、吊钩位置、弧线高度等。
因此除了确认BPT的拉力值外，还需确认引线断裂的位置。
主要有四个位置：⑴第一键合点的界面；⑵第一键合点的颈部；⑶第二键合点处；⑷引线轮廓中间。
BST是通过水平推键合点的引线，测得引线和焊盘分离的最小推力。
剪切力测试可能会因为测试环境不同或人为原因出现偏差，Liang等人 [1]介绍了一种简化判断球剪切力的方法，提出简化键合参数（RBP）的概念，即RBP=powerA ×forceB×timeC，其中A，B，C为调整参数，一般取0.80， 0.40，0.20。
半导体桥点火器芯片引线键合技术研究
围则成反比。键合压力的大小还会影响到键合界面是 否发生滑移或微滑。 1.3.3 超声时间
超声时间是指在键合点上施加超声功率和键合 压力的时间。只有在合适的超声时间范围内，才能形 成良好的键合，过短时间会导致材料剥离，过长会导 致根切现象，其本质就是控制超声能量的输入。
2 正交试验研究
正交试验是多因子试验中最重要的一种设计方 法。它是根据因子设计的分式原理，采用由组合理论 推导而成的正交表来设计试验，并对结果进行统计分 析。正交试验设计基于一定的规则设计正交表，采用 正交试验设计半导体桥点火器键合工艺参数组合，可 以减少试验次数和成本，只需在所有可能的键合工艺 参数中挑选一小部分因子组合进行试验，即可确保以 最少数目的试验获得影响性能参数的全部信息。 2.1 正交试验设计 2.1.1 正交试验设计方案
由于芯片引线键合质量的优劣直接决定着半导 体桥点火器发火的可靠性，本文开展引线键合工艺技 术研究，分析影响引线键合的关键因素，并通过正交 试验设计、破坏性拉力测试及显微镜目测相结合的检 测方法，研究超声功率、键合压力与超声时间对引线
收稿日期：2021-02-22 作者简介：宋婧（1986-），女，工程师，从事火工品研制与工艺技术研究。
为键合点宽度；L 为键合点长度。合格键合点形状示
意图如图 2 所示。
键合点宽度
D 引线直径
W TL 键合点长度
楔形键
图 2 合格键合点形状
Fig.2 Qualified bonding point shape 表 2 正交试验设计表
Tab.2 Orthogonal test design
因素
超声功率 P/W
2021 年 06 月
火工品 INITIATORS & PYROTECHNICS
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。
IC封装中引线键合互连特性分析
ＣｈｉｎａｌｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｌｔ１、引言随着集成电路（ＩＣ）工作频率或速度不断提高以及产品小型化的要求，封装成为高频集成电路设计的瓶颈，它在信号完整性、损耗等多方面影响电路的特性。
芯片与引线框架的互连技术是ＩＣ封装中极为关键的工艺步骤。
虽然目前已经开发了很多新的互连结构，例如互连点、凸点、按键结构、弹簧结构和柱状结构等，但是ＩＣ市场上引线键合技术因为其低成本和可靠的制造技术仍占主要地位［１］［２］。
ＩＣ发展对引线键合技术的挑战日益增大，尤其是在高速电子产品和射频（ＲＦ）产品上，因此，人们越来越关心封装键合线的高频性能［３］￣［７］。
本文主要研究了键合线的Ｓｐｉｃｅ模型和模型参数提取方法，建立了单个键合线的!型等效电路，给出了根据二端口Ｓ参数提取键合线等效电路模型中的Ｒ、Ｌ和Ｃ参量值的方法。
为了去除测试结构对键合线的影响，准确地获得键合线的Ｓ参数，在电路仿真和测试中使用了去嵌入（ｄｅ－ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）技术。
最后设计了一个简单的低成本的测试结构，比较验证了仿真分析结果。
东南大学集成电路学院周燕南通大学专用集成电路设计重点实验室孙玲景为平IC封装中引线键合互连特性分析*摘要：研究了芯片封装中键合线的建模和模型参数提取方法。
根据二端口网络参量，提出了单键合线的"型等效电路并提取了模型中的Ｒ、Ｌ和Ｃ参量。
最后，设计出一个简单、低成本的测试结构验证了仿真分析结果。
关键词：封装，键合线，建模，参数提取，去嵌入ＣｈａｒａｃｔｅｒＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｏｎｄ－ＷｉｒｅｉｎＩＣＰａｃｋａｇｅＺＨＯＵＹａｎ［１］，ＳＵＮＬｉｎｇ［２］ＪＩＮＧＷｅｉｐｉｎｇ［２］（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２１００９６Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ２．ＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｆＡＳＩＣＤｅｓｉｇｎ，ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２２６００７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｗａｓｔｏｐｒｅｓｅｎｔａｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＩＣｐａｃｋａｇｅｓｆｏｒｃｈｉｐ－ｐａｃｋａｇｅｃｏ－ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｗｏｒｋｗａｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｂｏｎｄ－ｗｉｒｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｗｏ－ｐｏｒｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｌｕｍｐｅｄ#－ｔｙｐｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒａｓｉｎｇｌｅ－ｂｏｎｄ－ｗｉｒｅｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅＲ，Ｌ，ａｎｄＣｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｂｏｎｄ－ｗｉｒｅｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｓｉｍｐｌｅａｎｄｌｏｗｃｏｓｔｔｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｍａｄｅｆｏｒｖａｌｉｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐａｃｋａｇｅ；Ｂｏｎｄ－ｗｉｒｅ；Ｍｏｄｅｌｉｎｇ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；Ｄｅ－ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ＊基金项目：江苏省高新技术资助项目（ＢＧ２００５０２２），南通大学自然科学基金资助项目（０５Ｚ１１５）５５ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ（总第９０期）２００６·１１·（总第９０期）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ２、键合线模型目前，全波分析方法被广泛应用在互连结构建模中。
引线键合工艺及其影响因素的研究完整版新
成都电子机械高等专科学校毕业论文题目引线键合工艺及其影响因素的研究研究引线键合工艺及其影响因素＿＿着重金丝球键合分析内容提要引线键合就是用非常细小的线把芯片上焊盘和引线框架(或者基板)连接起来的过程。
金线焊接工艺，是引线键合工艺的一种。
它是利用金线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上的工艺过程。
本文主要探讨集成电路封装中金丝球键合工技术以及影响因素。
关键字引线键合工艺热超声焊球形焊接步骤引线键合线弧技术影响因素 WB与塑封的关系目录绪论一………………………………………………………集成电路封装测试工艺流程简介▲前道工艺▲后道工艺贴膜注模研磨激光打印抛光烘烤晶片装裱电镀切割电镀后烘烤第二道外观检查料片装裱焊片切割银浆烘烤去粘等离子清洗拣装焊线（wire bond）第四道检查第三道外观检查测试，包装，出货二…………………………金丝球焊线机简述2.1 …………………………………引线键合工艺介绍2.2…………………………………引线键合机的介绍2.2.1…………………………键合机校正系统设计与实现金球引线键合（Gold Ball Wire Bonding）循序渐进的键合工艺2.2.2 …………………………………………………………校正系统设计2.2.2.1……………………………………………………伺服系统校正2.2.2.2……………………………………图像系统校正（PRS）2.2.2.3…………………………………………物料系统校正（MHS）2.2.2.4……………………………………热台压板电动机校正2.2.2.5………………………………………前后导轨电动机校正2.2.2.6…………………………………………进出料电动机校正2.2.2.7………………………………………键合头十字坐标校正2.2.2.8 ………………………………………EFO打火高度校正2.2.2.9 ……………………………………………USG校正2.2.2.10…………………………………………键合压力校正三.…………………………………………………引线键合的质量检测3.1……………………………………对键合焊球形貌外观检测3.1.1…………………………………………………两键合点的形状3.1.2…………………………………………键合点在焊盘上的位置3.1.3……………………………………键合点根部引线的变形情况3.2…………………………对键合点引线与焊盘的粘附情况的测试3.2.1……………………………………………Intermetallic实验3.2.2…………………………………………………Cratering 实验3.2.3……………………Wire pull Test ( 破坏性键合拉力测试 )四.分析金线焊接的影响因素五.浅谈金丝球键合对注模的影响致谢参考文献绪论集成电路的封装就是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能的作用，而且芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。
8.2 引线键合工艺[10页]
![8.2 引线键合工艺[10页]](https://img.taocdn.com/s3/m/92f1776fba1aa8114431d98d.png)
第八章 组装工艺
本章 要点
芯片组装工艺流程 引线键合技术 芯片封装技术
第八章 组装工艺
本章 要点
芯片组装工艺流程 引线键合技术 芯片封装技术
§8.2 引线键合技术
一. 定义和方法
定义：打线键合技术是将细金线（或铜线）按照顺序打在芯片焊盘和封装基板的焊盘或 引脚架上形成芯片互连的一种技术。
膜形成牢固的压焊点 • 提升和移动劈刀 • 压焊引线框架上的压焊点 • 将引线折断
五. 键合质量分析
1.外观检查
检查键合的第一焊点及第二焊点是否符合质量要求
2.推理拉力检测
使用拉力计和推力计分辨检查键合的第一焊点和第 二焊点的牢固性
三. 超声键合
原理：利用磁致伸缩换能器将超声波 能量转 换成机械振动，经变辐杆传 给劈刀，劈刀在对金属施加压力的同 时，带动金属在被焊接的金属表面迅 速摩擦，金属表面产生塑性形变并破 坏表面氧化层，使两个纯净清新的金 属表面紧密接触，形成牢固的焊接。
四. 热超声球键合
操作过程： • 将金丝穿过劈刀的毛细管 • 用氢气火焰使金丝端部熔成金球 • 利用超声键合法使金球与芯片上的电极区金属
方法： 热压键合 超声键合 热超声球键合
二. 热压键合
定义：利用加热和加压，使金属引线和管芯的金属层键 合在一起，并将管芯的电极引线和管座相应的电极处引 线连接起来。 原理：由于金属丝和管芯上的铝层同时受热受压，接触 面产生塑性形变，并破坏界面的愧疚化膜，使两者接触 面接近原子引力范围，产生强烈吸引达到键合，同时金 属引线和金属表面不平整，加压后高低不平处相互填充 而产生强性嵌合作用，使两者紧密接触。
集成电路封装中的引线键合技术
中图分 类号 ：Ｔ ０ Ｎ３ ５
文献 标 识 码 ：Ｂ
文章编 号 ：１ ８ － ０ ０（ ０ ６）０ ・０ ６ ０ ６ １１７ ２ ０ ７０ １ －５
Ｗ ｉｅ Ｂｏ ｄｉ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｉ Ｃ ｃ ａ ｉ ｇ ｒ ｎ ｎｇ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｎ Ｉ Ｐａ ｋ ｇ ｎ
Ｔ ａ ｉ ｏ ａ ｒ ｒ ｏ ｉ ｇｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｏ ｎ ａ ｄｔ ｅ ｉ ｈ ｄ ｎ ｉ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｆ Ｃ Ｐ ｃ ａ ｉ ｇ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｏ ｗａ ｄｌ ｐｎ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｂ ｃ ｍｉ ｇ ｈ ｒ ｍｅ ｔ ｇ － ｅ ｓ ｙ ｒ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ａ ｋ ｇ ｎ ， ｉ ｆ ｏ ｅ ｓ ｏ ｈ ｔ ｅ Ｉ
目前 ，封装 技术正 在进行 由边缘引脚的 Ｄ Ｐ走 向 Ｉ ＱＦ 、Ｔ Ｐ 朝 向 Ｃ Ｐ发展 ；底面 引脚 的 Ｐ Ａ则 向 Ｐ Ｃ 再 Ｓ Ｇ ＰＧ Ｂ Ａ、Ｔ Ｇ 向 Ｃ Ｐ发展。两 条路殊途同归一 致共 Ｂ Ａ Ｓ 同走 向 Ｃ Ｐ Ｓ 这种 多引脚小面积的封装形式 。虽然 目前
ｎ ｅ ｒｅｌ ｉ ｇ ｃ ｎｃ ｍｐ ｒ ｔｖ ｌ ｃ ｉｖ ｅ ｙ ｌ ｗ ｏ ｐ ｈ ｉ ｈ ． ｎｔｇ ａｅ ｏ ａ ｄ ｒｖｅｓ ｐ ｎ ａ ｏ ａ ａｉ ｅｙ ａ ｈ ｅ ｅｖ ｒ ｏ ｌ ｏ ｅｇ ｔ Ｉ ｅ ｒ ｔｄｆ ｒ ａ ｄｌ ｏ ｉ ｇ ａ ｄ ｒｖｅ ｓ ｏｏ ｗ ｒ ｏ ｐ ｎ ｎ ｅ ｒ ｅ ｌ ｏ ｉ ｇ，ｃ ｍｐ ｅ ｌｉｌ ｙ ｒ ｒ ｏ ｄ ｎ ｎ ｌｉｃ ｉ ａ ｋ ｇ ｎ ａ ｃ ｉ ｖ ｄ Ｓｕ ｏ ｐｎ ｏ ｌｘ ｍｕ ｔ ａ ｅ ｅｂ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｍｕ ｔ ｈ ｐ ｐ ｃ ａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｂｅａ ｈ ｅ ｅ ． ｍｍａ ｉｙ， ｗｉｈ ｗｉ ｒｌ ｔ
BGA、CSP封装技术资料
BGA封装技术摘要：本文简述了BＧＡ封装产品的特点、结构以及一些ＢGＡ产品的封装工艺流程,对BGA封装中芯片和基板两种互连方法--引线键合／倒装焊键合进行了比较以及对几种常规BGＡ封装的成本/性能的比较,并介绍了BGA产品的可靠性。
另外,还对开发我国BＧA封装技术提出了建议。
关键词：BGA;结构;基板;引线键合；倒装焊键合ﻭ1引言ﻭﻭ在当今信息时代,随着电子工业的迅猛发中图分类号:ＴN３05．９４文献标识码ﻭﻭ展,计算机、移动电话等产品日益普及。
人们对电子产品的功能要求越来越多、对性能要求越来越强,而体积要求却越来越小、重量要求越来越轻。
这就促使电子产品向多功能、高性能和小型化、轻型化方向发展。
为实现这一目标，IC芯片的特征尺寸就要越来越小,复杂程度不断增加，于是，电路的Ｉ／O数就会越来越多,封装的Ｉ／O密度就会不断增加。
为了适应这一发展要求，一些先进的高密度封装技术就应运而生,ＢGA封装技术就是其中之一。
集成电路的封装发展趋势如图1所示。
从图中可以看出,目前BＧA封装技术在小、轻、高性能封装中占据主要地位。
ﻭＢＧA封装出现于９０年代初期,现已发展成为一项成熟的高密度封装技术。
在半导体IC 的所有封装类型中,19９6-２001年这5年期间,BGA封装的增长速度最快。
在1９９9年,BGA的产量约为10亿只,在２０04年预计可达36亿只。
但是，到目前为止该技术仅限于高密度、高性能器件的封装，而且该技术仍朝着细节距、高Ｉ/O端数方向发展。
BGA封装技术主要适用于PＣ芯片组、微处理器／控制器、AＳIC、门阵、存储器、DSP、Ｐ2 BＧA封装的特点DA、PLD等器件的封装。
ﻭﻭﻭﻭBGA（Bdｌl Grid Arｒａy）封装，即焊球阵列封装,它是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I／O端与印刷线路板(PCB)互接。
采用该项技术封装的器件是一种表面贴装型器件。
与传统的脚形贴装器件(ＬeadedDe~ｃｅ如QFP、PＬCC等）相比，BGA封装器件具有如下特点。
集成电路芯片封装技术
引线键合应用范围:低本钱、高靠得住、高产量等特点使得它成为芯片互连的主要工艺方式,用于下列封装::一、陶瓷和塑料BGA、单芯片或多芯片二、陶瓷和塑料(CerQuads and PQFPs)3、芯片尺寸封装(CSPs)4、板上芯片(COB)硅片的磨削与研磨:硅片的磨削与研磨是利用研磨膏和水等介质，在研磨轮的作用下进行的一种减薄工艺，在这种工艺中硅片的减薄是一种物理的进程。
硅片的应力消除:为了堆叠裸片，芯片的最终厚度必需要减少到了30μm乃至以下。
用于3D互连的铜制层需要进行无金属污染的自由接触处置。
应力消除加工方式，主要有以下4种。
硅片的抛光与等离子体侵蚀:研磨减薄工艺中，硅片的表面会在应力作用下产生细微的破坏，这些不完全平整的地方会大大降低硅片的机械强度，故在进行减薄以后一般需要提高硅片的抗折强度，降低外力对硅片的破坏作用。
在这个进程中，一般会用到干式抛光或等离子侵蚀。
干式抛光是指不利用水和研磨膏等介质，只利用干式抛光磨轮进行干式抛光的去除应力加工工艺。
等离子侵蚀方式是指利用氟类气体的等离子对工件进行侵蚀加工的去除应力加工工艺。
TAIKO工艺:在实际的工程应用中，TAIKO工艺也是用于增加硅片研磨后抗应力作用机械强度的一种方式。
在此工艺中对晶片进行研削时，将保留晶片外围的边缘部份（约3mm左右），只对圆内进行研削薄型化，通过导入这项技术，可实现降低薄型晶片的搬运风险和减少翘曲的作用，如图所示。
激光开槽加工:在高速电子元器件上慢慢被采用的低介电常数(Low-k)膜及铜质材料，由于难以利用普通的金刚石磨轮刀片进行切割加工，所以有时无法达到电子元件厂家所要求的加工标准。
为此，迪思科公司的工程师开发了可解决这种问题的加工应用技术。
减少应力对硅片的破坏作用先在切割道内切开2条细槽(开槽)，然后再利用磨轮刀片在2条细槽的中间区域实施全切割加工。
通过采用该项加工工艺，能够提高生产效率，减少乃至解决因崩裂、分层(薄膜剥离)等不良因素造成的加工质量问题。
基于光学引线键合(photonic wire bonding) 的大规模光子集成技术研究
基于光学引线键合(photonic wire bonding) 的大规模光子集成技术研究随着信息技术的高速发展，光子集成技术逐渐成为未来通信和计算领域的重要研究方向。
光学引线键合（Photonic Wire Bonding）作为光子集成领域的一项关键技术，为实现大规模光子集成提供了可能。
本文将深入探讨基于光学引线键合的大规模光子集成技术的研究进展及其应用前景。
一、光学引线键合技术概述光学引线键合技术是一种基于光学连接的光子集成技术，其主要原理是利用高精度光学系统，将光波导、光纤等光电子元件进行精确对接和键合，实现光信号的高效传输。
该技术具有以下优点：1.高速传输：光学引线键合技术可以实现光信号的高速传输，满足未来通信和计算领域对高速、大容量数据传输的需求。
2.低损耗：与传统的光电子连接技术相比，光学引线键合技术具有较低的插入损耗和耦合损耗，提高了光信号的传输效率。
3.高密度集成：光学引线键合技术可实现高密度的光子集成，有助于减小光电子设备的体积，降低成本。
4.灵活性：光学引线键合技术适用于多种光电子材料和器件，具有较强的灵活性和通用性。
二、大规模光子集成技术研究1.光子集成电路设计：为实现大规模光子集成，研究人员需要设计具有高度集成和互连功能的光子集成电路（PIC）。
通过采用光学引线键合技术，可以在PIC中实现光波导、调制器、探测器等光电子器件的高效集成。
2.光学引线键合工艺：为实现高质量的光学引线键合，研究人员需要开发高性能的光学引线键合工艺。
这包括高精度对准、低损伤键合、高温稳定性等关键工艺参数的优化。
3.键合材料研究：键合材料是光学引线键合技术的核心组成部分。
研究人员需要寻找具有高透光性、低热膨胀系数、良好力学性能的键合材料，以提高光学引线键合的可靠性和稳定性。
4.键合结构设计：针对不同光电子器件的特点，研究人员需要设计合适的键合结构，以满足高速、高效、高密度集成的需求。
三、应用前景基于光学引线键合的大规模光子集成技术具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：1.通信领域：光学引线键合技术可用于实现高速光通信系统中光电子器件的集成，提高系统的传输容量和性能。
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集成电路封装中的引线键合技术研究
摘要：本文以集成电路封装系统为研究对象，对其中的引线键合技术的工艺内
容进行研究分析。
在简要介绍引线键合技术基础的前提下，分析多种类型的键合
技术，并重点在键合技术基础条件上，就温度、时间、键合工具、引线材料、键
合机理这四方面内容进行细化说明。
关键词：集成电路；封装处理；引线缝合
引言
集成电路封装技术，受到电气设备高速发展的影响，在行业领域与科技条件
的带动下，呈现出了高速率的发展条件。
为了适应整体行业的发展状态，需要对
其中的技术条件进行升级，尤其在键合技术内容中，需在简要介绍基本概念内容
的基础上，引出整体技术应用要点，为相关研究提供参阅材料。
一、引线键合技术概述
引线键合技术，将技术细线作为材料与技术基础，通过对热、压力、超声波
等能量条件的利用，实现金属引线与基板焊盘之间的紧密焊合状态。
此项技术，
是芯片技术领域中极为常见的技术手段，是维护电力互联状态、执行信息通信功
能的基础性技术条件。
在理性的控制状态下，引线与极板之间，会出现电子共享
或原子扩散，并在联众金属间，出现原子量级的键合状态。
功能属性上，引线键
合技术，将核心元件作为工作对象，对其行使导出与引入功能，以此展示自身技
术条件在集成电路封装中的技术应用价值。
二、多类型键合技术分析
集成电路的设置，可以分为多道操作工艺，并在磨片、划片、装片、烘箱、
键合、塑封等多项技术工序中，完成整体的技术管理。
在IC封装技术条件下，芯片与引线之间的连接状态，是电源与信息号连接的基础，在连接方式上，呈现出
倒装焊、载带自动焊、引线键合三种技术类型。
在应用条件上，引线键合表现出
明显的技术优势。
而在传统封装条件下，引线键合技术也表现出一定的特异化内容，通常会使用球形焊接的流程工艺形式。
球形焊接技术，首先要设置第一点焊接，并将其位置固定在芯片表面。
然后
通过线弧的成型处理，引导出第二点焊接，并将其设置在引线框架或者基板的表面。
技术原理上，通过离子化的空气间隙，引导出“电子火焰熄灭”现象，并在形
成金属球的过程中，产生所谓的自由空气球，表现出技术条件下独有的特征属性。
而在键合处理的过程中，这一技术条件，表现出了明显的精度优势，可以分别在
不同的方向上作出补偿控制点，以此保证整体焊接处理的合理状态[1]。
整体角度出发，键合技术需遵照基本的工艺条件设置需求，在基础设备、键
合时间、键合温度等多方面内容的控制条件下，保证整体键合操作工艺的合理化
状态。
尤其在键合机台压与功率的控制上，应尊重超声功率的基本应用条件，将
焊线与接触面保持在相对较为松软的条件下，在输入能量的同时，保证物质分子
态结构之间的嵌合，完成新形状的塑造。
三、键合技术的基础条件说明
（一）温度条件
温度是控制键合操作的重要指标，对整体技术的应用合理性状态，有着直接
且绝对的影响。
适当的温度条件，是执行引线键合的基础。
在键合处理中，温度
所产生的能量条件，会消除在键合接触面中产生的氧化物质，可以有效地提高键
合处理的技术效果。
针对这一问题，技术领域进行了大量的研究实践分析，并确
定了统一的键合操作最优温度状态。
通常情况下，将200℃-240℃，作为最优化
的键合消耗条件，如果键合处理中的环境温度低于这一温度条件，就无法发挥消
除氧化层的技术处理效果。
反之，如果高于这一温度区间，对键合技术的应用条件，也会造成危害，并在接触面上，增加出现氧化物的概率。
因此，需要对键合
的温度进行系统化的控制，使其在相应的温度区间中，维护键合技术处理的有效性，提高整体集成封装技术的适应性条件。
（二）时间条件
键合操作，是一个流程化的技术过程中，虽然所用的时间相对较为短暂，但
在整体的键合处理中，也会随着键合点位置的变化，表现出明显的差异性条件。
通常情况下，键合处理所消耗的实践越长，键合球吸收的能量也就相对越多，这
一条件，直接增加了键合接触界面的直径参数。
此时，会对键合界面的强度起到
明显的强化效果，但是这种条件也会相应的缩减键合的强度。
同时，如果键合的
时间过长，会大大的增加键合点的范围，增加键合空洞的形成概率。
因此，键合
处理的技术过程中，需要对实际技术条件进行分析，在确定具体应用环境的同时，合理控制键合时间，以此保证整体键合处理的有效性，为整体集成电路封装处理
的优化奠定基础。
（三）键合工具
引线键合处理中，需要使用特定的提供具设备，在执行能量传递工作的过程中，保证操作界面的良性键合效果。
通常情况下，键合设备工具，需要针对键合
技术的应用形式，分别对超声波、热量、压力等不同类型的能量形态进行传递了，同时还需要将键合所用的引线材料固定的工具上，以此保证技术操作处理的有效性。
而不同的键合处理方法与流程，所选用的键合工具也有所差异[2]。
例如，在
楔形键合技术中，主要通过楔形劈刀设备，完成键合操作，而其材质，主要由碳
钛合金或者钨碳材料组成。
又如，在球形键合技术中，会将毛细管劈刀设备作为
操作工具，而其材质大多为陶瓷材料，明显的区别于楔形键合设备。
另外，无论
是哪一种键合工具，其应用中的大小型号，都会对整体键合处理的精度与稳定性
状态产生影响，需要得到相关技术人员的重视，并在应用作出必要的调整。
（四）引线材料
引线材料是键合技术处理中的基础，常见的引线多为铜、铝、金等技术材料。
铜线的应用最为普遍，在经过键合处理之后，通常无需进行二次封装处理。
同时，在使用铜线进行键合处理的过程中，可以有效地降低杂物的出现概率，避免劈刀
出现堵塞问题，保证良好的运行状态。
在键合处理的过程中，需要重点关注铜丝
结构的强度属性与延展性状态，并在优化铜丝纯度的同时，使其应用价值得到保证。
另外，在实践过程中发现，在铜丝的引线材料中，适当的加入其它元素的金
属物质，会使铜丝在键合处理中发生明显的质量变化，并展现出差异化特征。
以金线为材料基础的键合技术，在实际应用中，也有明显的技术优势，并在
封装实务操作中，具有一定代表性。
技术操作中，用于金线键合的设备，应使用
电火花将金丝端部转换为球形结构，然后在焊压点与金丝连接位置，使用热超声
技术完成处理。
这一条件下，使接触面发生变化，并在形成氧化膜的同时完成IC
芯片的球焊处理，保证金线焊材使用的合理性状态。
金线键合处理中，还需对劈
刀设备进行使用管理，在劈刀达到一定使用次数之后，及时进行更换，以此保证
设备使用质量条件，而为了维护整体技术的合理性，还需对设备更换情况进行记录，使技术管理的内容更加全面。
另外，在金线材料的使用中，应当调整并控制
整体工序内容与操作方法，在上料、固定等工作中保证金线应用技术的合理性。
（五）键合机理
集成电路封装中的引线键合技术，需要对其中的键合机理进行分析，并在确
定引线键合能量来源类型的基础上，保证后续技术应用条件的优化状态，实现整
体引线键合技术的升级管理。
无论是超声能源还是热压能源，其核心原理都是对
劈刀产生影响，使其在震动过程中，放大振幅，并在接触面的技术处理中，完成
技术处理的客观需要。
通过对接触面氧化物质的控制，保证引线与结构的结合状态，保证技术的合理性状态。
总结
综上，集成电路的发展，需要将其中的键合技术工艺进行升级。
在不断完善、调整当前技术应用条件的过程中，使键合技术与时代科技相对接，以此，在跟随
科技发展步伐的同时，为技术应用创造更加开阔的环境，使其在自身技术特征的
引导下，适应知识经济的市场化发展条件，为集成电路的发展贡献基础动力。
参考文献：
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[2]向静，李玖娟，王翀，等.等离子诱发干膜表面改性及在均匀电镀中的应用[J].复旦学报（自然科学版），2018，57（04）：499-503.。