引线键合
元器件的互连封装技术—引线键合技术
应用范围
低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片 互连的主要工艺方法，用于下列封装：
• 陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 • 陶瓷和塑料 (CerQuads and PQFPs) • 芯片尺寸封装 (CSPs) • 板上芯片 (COB)
芯片互连例子
采用引线键合的芯片互连
两种键合焊盘
球形键合
铝合金线为超音波最常见的线材；金线亦可用于超音 波接合，它的应用可以在微波元件的封装中见到。
楔形键合
其穿丝是通过楔形劈刀 背面的一个小孔来实现 的，金属丝与晶片键合 区平面呈30～60°的角 度，当楔形劈刀下降到 焊盘键合区时，楔头将 金属丝按在其表面，采 用超声或者热声焊而完 成键合。
超音波接合只能产生楔形接点(Wedge Bond)。它所能 形成的形成的连线弧度(称为Profile)与接点形状均小于其 他引线键合方法所能完成者。因此适用于焊盘较小、密度 较高的IC晶片的电路连线；但超音波接合的连线必须沿著 金属迴绕的方向排列，不能以第一接点为中心改变方向， 因此在连线过程中必须不断地调整IC晶片与封装基板的位 置以配合导线的迴绕，不仅其因此限制了键合的速度，亦 较不利于大面积晶片的电路连线。
元器件的互连封装技术 —引线键合技术
Review
电子封装始于IC晶片制成之 后，包括IC晶片的粘结固定、电 路连线、密封保护、与电路板之 接合、模组组装到产品完成之间 的所有过程。
电子封装常见的连接方法有 引线键合(wire bonding，WB)、载 带自动焊（tape automated bonding, TAB）与倒装芯片(flip chip, FC)等 三种，倒装芯片也称为反转式晶 片接合或可控制塌陷晶片互连 (controlled collapse chip connection ,C4 ) 。
引线键合(电子制造技术ppt)分解
三种键合工艺比较
键合工艺 键合压力 键合温度 超声波 （℃） 能量
热压型
高
300-500 无
超声型
低
25 有
热超声型 低
100-150 有
适用
适用
引线材料 焊盘材料
Au Au、Al
Al、Au Al、Au
Al、Au Au
4
两种键合形式比较
ห้องสมุดไป่ตู้
速度 键合形式 键合工艺 键合工具 引线材料 焊盘材料 v/ N·s - 1
6
主要工艺参数介绍
❖ 键合时间
❖ 通常都在几毫秒，键合点不同，键合时间也不一样 ❖ 一般来说，键合时间越长，引线球吸收的能量越多
，键合点的直径就越大，界面强度增加而颈部强度 降低。 ❖ 但是长的时间，会使键合点尺寸过大，超出焊盘边 界并且导致空洞生成概率增大
7
主要工艺参数介绍
❖ 超声功率与键合压力
❖ 超声功率对键合质量和外观影响最大，因为它对键合 球的变形起主导作用。
❖ 过小的功率会导致过窄、未成形的键合或尾丝翘起； 过大的功率导致根部断裂、键合塌陷或焊盘破裂。
❖ 增大超声功率通常需要增大键合力使超声能量通过键 合工具更多的传递到键合点处
8
引线键合材料
❖ 焊接工具
❖ 焊接工具负责固定引线、传递压力和超声能量、拉弧 等作用。
生形变,通过对时间、温度和压力的调控进行的键合方法 ❖ 超声波键合 ❖ 超声波键合不加热(通常是室温) ,是在施加压力的同时,在被焊件
之间产生超声频率的弹性振动,破坏被焊件之间界面上的氧化层, 并产生热量,使两固态金属牢固键合。 ❖ 热超声键合 ❖ 热压超声波键合工艺包括热压焊与超声焊两种形式的组合。可 降低加热温度、提高键合强度、有利于器件可靠性
wirebond资料
wirebond资料（实用版）目录1.Wirebond 的定义和作用2.Wirebond 的种类和特点3.Wirebond 的应用领域4.Wirebond 的优缺点5.Wirebond 的未来发展趋势正文一、Wirebond 的定义和作用Wirebond，又称为引线键合，是一种将半导体芯片与外部电路连接的技术。
简单来说，它是一种将微小的金属引线与芯片上的焊盘进行键合的方法，从而实现电气连接。
Wirebond 技术在半导体封装和电子产品制造中具有重要作用，它有助于提高芯片的性能、减小封装尺寸以及增强产品的可靠性。
二、Wirebond 的种类和特点根据键合材料的不同，Wirebond 技术可分为金线键合、铝线键合和铜线键合等。
这些技术各自具有以下特点：1.金线键合：金具有优良的导电性和耐腐蚀性，使得金线键合具有较高的电导率和可靠性。
但金线的成本较高，限制了其广泛应用。
2.铝线键合：铝线键合具有较低的成本，且导电性能尚可。
但铝线的耐腐蚀性较差，可能影响键合的可靠性。
3.铜线键合：铜线键合具有较高的导电性和较低的成本。
然而，铜线的耐腐蚀性较差，可能限制其在某些应用领域的发展。
三、Wirebond 的应用领域Wirebond 技术广泛应用于各种半导体封装和电子产品制造中，如：1.集成电路（IC）封装：Wirebond 技术可用于连接 IC 芯片与封装载体，实现电信号的传输。
2.光电子器件制造：Wirebond 技术可用于制造 LED、激光器等光电子器件，提高器件的性能和可靠性。
3.微电子机械系统（MEMS）：Wirebond 技术可用于连接 MEMS 器件与外部电路，实现信号传输和能量传递。
四、Wirebond 的优缺点Wirebond 技术的优点包括：1.高电导率：Wirebond 技术能够实现高电导率的连接，降低电阻损耗。
2.小尺寸：Wirebond 技术可以实现微小的引线连接，有助于提高封装密度和缩小产品尺寸。
热超声引线键合工艺流程
热超声引线键合工艺流程
内容:
一、工艺流程
1. 引线预处理:使用酒精对引线进行清洗,去除表面油脂等污染物。
2. 定位对齐:使用精密定位装置,将芯片引线和板引线精确对齐。
控制对齐误差在50μ以内。
3. 热压键合:将对齐好的芯片放入热压机,施加一定压力(约为30-80克/引线),同时加热到180-300°,保持1-10秒钟,完成键合。
4. 冷却固化:将键合好的产品取出,自然冷却至室温,完成固化。
二、工艺参数
1. 温度:180-300°(一般为200±10°)
2. 压力:30-80克/引线(一般为50±10克/引线)
3. 时间:1-10秒(一般为5±1秒)
4. 对齐精度:<50μ
5. 环境:无尘无油,相对湿度<60%
三、注意事项
1. 加热时间不能太长,否则可能造成芯片损坏。
2. 压力不能太大,否则可能造成引线变形。
3. 保持环境清洁,防止污染产品。
4. 热压后要完全冷却至室温,然后再进行其他测试。
5. 各参数应严格控制,确保产品质量。
6. 定期检查定位装置和热压机,保证设备精度。
几种键合引线的详细对比
几种键合引线的详细对比-键合金丝/键合铜线/铝键合线键合金丝, 作为应用最广泛的键合丝来说,在引线键合中存在以下几个方面的问题:1, Au2Al 金属学系统易产生有害的金属间化合物[ ,这些金属间化合物晶格常数不同,力学性能和热性能也不同,反应时会产生物质迁移,从而在交界层形成可见的柯肯德尔空洞( Kirkendall Void) ,使键合处产生空腔,电阻急剧增大,破坏了集成电路的欧姆联结,导电性严重破坏或产生裂缝,易在此引起器件焊点脱开而失效。
2, 金丝的耐热性差,金的再结晶温度较低(150 ℃) ,导致高温强度较低。
球焊时,焊球附近的金丝由于受热而形成再结晶组织,若金丝过硬会造成球颈部折曲;焊球加热时,金丝晶粒粗大化会造成球颈部断裂;3, 金丝还易造成塌丝现象和拖尾现象,严重影响了键合的质量;4, 金丝的价格昂贵,导致封装成本过高。
键合铝线, Al21 %Si 丝作为一种低成本的键合丝受到人们的广泛重视,国内外很多科研单位都在通过改变生产工艺来生产各种替代金丝的Al21 %Si 丝,但仍存在较多问题: 1, 普通Al21 %Si 在球焊时加热易氧化,生成一层硬的氧化膜,此膜阻碍球的形成,而球形的稳定性是Al21 %Si 键合强度的主要特性。
实验证明,金丝球焊在空气中焊点圆度高,Al21 %Si 球焊由于表面氧化的影响,空气中焊点圆度低;2, Al21 %Si 丝的拉伸强度和耐热性不如金丝,容易发生引线下垂和塌丝;3, 同轴Al21 %Si 的性能不稳定,特别是伸长率波动大,同批次产品的性能相差大,且产品的成材率低,表面清洁度差,并较易在键合处经常产生疲劳断裂。
键合铜丝, 早在10 年前,铜丝球焊工艺就作为一种降低成本的方法应用于晶片上的铝焊区金属化。
但在当时行业的标准封装形式为18～40 个引线的塑料双列直插式封装(塑料DIP) ,其焊区间距为150～200μm , 焊球尺为100～125μm ,丝焊的长度很难超过3 mm。
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。
键合技术 引线键合的失效机理
引线键合的失效机理目录1、引线键合---------------------------------------------------3 1.1常用的焊线方法-------------------------------------------31.1.1热压键合法--------------------------------------------31.1.2超声键合法--------------------------------------------31.1.3热超声键合法------------------------------------------31.1.4三种各种引线键合工艺优缺点比较------------------------41.2引线键合工艺过程-----------------------------------------42、键合工艺差错造成的失----------------------------------------62.1焊盘出坑------------------------------------------------7 2.2尾丝不一致----------------------------------------------72.3键合剥离------------------------------------------------72.4引线弯曲疲劳--------------------------------------------72.5键合点和焊盘腐蚀----------------------------------------72.6引线框架腐蚀--------------------------------------------82.7金属迁移------------------------------------------------82.8振动疲劳------------------------------------------------83、内引线断裂和脱键--------------------------------------------84、金属间化合物使Au—Al系统失效-------------------------------9 4.1 Au—Al 系统中互扩散及金属间化合物的形成-----------------9 4.2杂质对Au—Al系统的影响----------------------------------94.3改善方法------------------------------------------------105、热循环使引线疲劳而失效-------------------------------------10 5.1热循环峰值温度对金相组织的影响--------------------------10 5.2热循环峰值温度对冲击功的影响----------------------------105.3引线疲劳------------------------------------------------116、键合应力过大造成的失效-------------------------------------11 参考文献-------------------------------------------------------121、引线键合引线键合是芯片和外部封装体之间互连最常见和最有效的连接工艺。
25μm金丝球焊引线键合推拉力标准
25μm金丝球焊引线键合推拉力标准1. 引言在微电子行业中，25μm金丝球焊引线键合推拉力标准起着至关重要的作用。
作为一种关键的接线技术，金丝球键合是微电子器件封装中不可或缺的一环，其连接质量直接关系到器件的可靠性和性能。
为了确保键合连接的质量和可靠性，推拉力标准成为了微电子行业中必不可少的评估指标。
本文将深入探讨25μm金丝球焊引线键合推拉力标准，从简单的概念介绍到深入分析其标准的意义和影响。
2. 25μm金丝球焊引线键合的基本概念25μm金丝球焊引线键合是一种微电子器件封装过程中常见的焊接技术。
它通过将金丝球焊到芯片的金属化表面或引线焊盘上，然后通过热压力将金丝与焊盘或金属化表面连接起来，以实现器件内部的电气连接。
在这一过程中，金丝球焊引线的推拉力就显得至关重要。
推拉力是指在金丝引线焊接过程中，对金丝的推和拉的力量，其大小和稳定性直接关系到焊接的质量和可靠性。
3. 25μm金丝球焊引线键合推拉力标准的重要性推拉力标准是指对25μm金丝球焊引线键合过程中推拉力的规定和评估标准。
在微电子器件封装过程中，金丝球焊引线键合的推拉力标准对于保证焊接质量具有至关重要的作用。
通过推拉力标准的设定和执行，能够保证金丝焊接的牢固性和稳定性，提高器件的可靠性和性能。
25μm金丝球焊引线键合推拉力标准成为微电子行业中必不可少的质量控制指标。
4. 推拉力标准的影响因素及评估方法在确定25μm金丝球焊引线键合推拉力标准时，需要考虑多种因素，如金丝材料的特性、焊接设备的性能、环境条件等。
推拉力的评估方法一般包括使用拉力计或其他测试设备进行实验测量，以确定25μm金丝球焊引线键合推拉力的大小和稳定性。
还需要对推拉力的波动范围和变化趋势进行全面评估，以确保键合连接的质量和可靠性。
5. 总结与展望25μm金丝球焊引线键合推拉力标准在微电子行业中具有重要的意义。
通过对推拉力标准的严格执行和质量控制，可以有效提高金丝球焊引线键合的质量和可靠性，进而提升微电子器件的性能和可靠性。
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。
ipc引线键合标准
IPC引线键合标准一、IPC的背景与宗旨IPC，全称为国际连接器与包装技术协会，是一个致力于推动电子互连行业标准的全球性组织。
它汇集了全球的业界精英，共同致力于提升电子互连技术的设计、制造和应用水平。
在引线键合技术领域，IPC拥有深厚的理论基础和广泛的应用实践，使其成为了行业的权威标准制定者。
二、IPC引线键合标准定义引线键合技术，是一种将芯片与基板、引线或其他元件进行电气连接的关键技术。
IPC引线键合标准旨在确保这一技术的实施具有高度的可靠性和一致性。
其基本原则包括：保证引线键合的机械强度、电气性能以及可靠性等关键参数符合行业要求。
三、引线类型及其特点1.焊球：焊球引线常见于倒装焊芯片封装中，其特点是直径大、强度高，但制造成本也相对较高。
2.球形：球形引线也是一种常见的引线类型，其形状类似于微型化了的焊球，具有较好的电气性能和可靠性。
3.圆柱形：圆柱形引线多用于微型化、高密度的封装中，其优点是占用空间小、制造工艺简单，但机械强度和电气性能可能稍逊于前两者。
四、性能指标与测试方法IPC引线键合的性能指标主要包括机械强度、电气性能和可靠性等。
为确保这些性能达标，IPC提供了详尽的测试方法，如拉力测试、疲劳测试和温度循环测试等。
这些测试方法不仅有助于评估引线键合的质量，还能为生产工艺的持续改进提供数据支持。
五、实施与评估实施IPC引线键合标准需要遵循一系列相关法规和检测设备要求。
企业需确保其生产设备和工艺满足IPC标准，并定期进行产品质量检查和工艺改进。
此外，IPC还提供了评估服务，帮助企业了解其在引线键合技术方面的优势与不足，从而制定针对性的改进措施。
六、持续发展与创新方向当前，随着电子设备向微型化、高集成度方向发展，IPC引线键合技术面临着诸多挑战。
例如，如何提高引线的微型化程度、如何降低生产成本等。
针对这些问题，未来IPC引线键合技术的发展方向可能包括：研究新型材料以提高引线的机械强度和电气性能；开发更高效的制造工艺以降低成本；以及探索新的封装形式以适应不断变化的电子设备需求。
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。
引线键合工艺介绍及质量检验
引线键合工艺介绍及质量检验引线键合工艺是一种广泛应用于电子元器件制造的连接技术，它通过金属引线的熔融连接实现芯片与外部电路的连接。
这种工艺具有高可靠性、低成本、高生产效率等优点，因此在电子产业中得到广泛应用。
本文将详细介绍引线键合工艺的过程、质量检验方法及其应用实例。
准备：包括芯片贴装、引线框架设计、选择合适的引线材料和键合设备等。
键合：通过加热或超声波能量使金属引线与芯片和外部电路键合。
检测：对键合后的产品进行外观和功能性检测。
封装：将检测合格的产品进行封装，以保护其内部电路并提高可靠性。
质量检验是保证引线键合工艺成品质量的重要环节。
以下是一些建议的质量检验步骤和方法：外观检测：通过目视或显微镜检查产品外观，判断是否有键合不良、毛刺、断线等问题。
功能性检测：利用检测仪器进行电气性能测试，确保产品在规定范围内正常运行。
X光检测：利用X光无损检测技术对产品内部结构进行观察，以发现潜在的内部缺陷。
可靠性测试：进行环境试验、寿命测试等，以评估产品的长期性能和可靠性。
微处理器封装：在微处理器封装中，引线键合工艺用于将芯片与外部电路进行连接，以确保微处理器能够正常工作。
传感器制造：在传感器制造中，引线键合工艺用于将敏感元件与信号处理电路进行连接，以提高传感器的精度和可靠性。
医疗设备制造：在医疗设备制造中，引线键合工艺用于将电子元件与医疗器械进行连接，以确保医疗器械的安全性和有效性。
引线键合工艺作为电子元器件制造中重要的连接技术，具有不可替代的地位。
通过对其工艺过程的了解和对其质量检验方法的掌握，有助于提高电子元器件制造的整体水平和产品的可靠性。
随着科技的不断发展，我们有理由相信，引线键合工艺将继续在未来的电子产业中发挥重要作用。
超声引线键合点是指通过超声波振动将金属导线与芯片或基板连接起来的连接点。
超声引线键合点的形态包括圆形、椭圆形、扁平形等，其中圆形是最常见的形态。
超声引线键合点的形态受多种因素影响，如键合工艺参数、金属导线材料、芯片或基板材料等。
引线键合详解.概要
第二章
2.1纯金属
金丝：广泛用于热压和热声焊,丝线表面要光滑和清洁以保证强度和防止丝线堵 塞,纯金具有很好的抗拉强度和延展率,高纯金太软,一般加入约5-10 ppm 重量的 Be或者30-100 ppm的Cu,掺Be的引线强度一般要比掺Cu的高10-20% 。 铝丝：1. 纯铝太软而难拉成丝,一般加入1% Si 或者1% Mg以提高强度。 2. 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。 3. 掺1%镁的铝丝强度和掺1% 硅的强度相当。 4. 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。 铜丝：1.最近人们开始注意铜丝在IC键合中的应用, 2.便宜,资源充足, 3.在塑封 中抗波动(在垂直长度方向平面内晃动)能力强, 4.主要问题是键合性问题, 5.比金 和铝硬导致出现弹坑和将金属焊区破坏, 6.由于易氧化,要在保护气氛下键合。
第二章 线材
2.1 纯金属 2.1.1 金丝 2.1.2 铝丝 2.1.3 铜丝
第三章 键合
3.1 键合方式 3.1.1 球形键合 3.1.2 楔形键合 3.1.3 比较 3.2 键合设备
3.3 键合工具 3.3.1 楔形劈刀 3.3.2 毛细管劈刀 3.4 键合点设计 3.4.1 输入因素 3.5 键合参数 3.6 键合评价 3.7 细间距能力比较 3.8 弧度走线方向
第四章 失效
4.1 键合失效 4.1.1 焊盘清洁度 4.1.1.1 卤化物 4.1.1.2 镀层涂覆时的污染 4.1.1.3 硫 4.1.1.4 多种有机物污染 4.1.1.5 其他导致腐蚀或者破 坏可键合性的物质 4.1.1.7 人为因素 4.1.2 焊盘产生弹坑 4.1.3 键合点开裂和翘起 4.1.3.1 开裂原因 4.1.4 键合点尾部不一致 4.1.5 键合点剥离 4.1.6 引线框架腐蚀
25μm金丝球焊引线键合推拉力标准
【25μm金丝球焊引线键合推拉力标准探析】1. 前言在微电子封装和芯片制造过程中，金丝键合是一项关键的工艺。
而其中的引线键合推拉力标准更是至关重要的参数之一。
今天，我们将深入探讨25μm金丝球焊引线键合推拉力标准，从而全面了解这一关键性的工艺参数。
2. 25μm金丝球焊引线键合的意义引线键合是指将芯片引脚与封装基板之间用金属丝焊接连接的过程。
在微电子封装中，金丝键合承担着传导信号和电力的重要功能。
而25μm金丝球焊引线键合，作为一种常用的金丝键合方式，其推拉力标准更是直接关系到键合质量和电子器件的可靠性。
3. 推拉力标准的深度解读推拉力标准是指在引线键合过程中，金丝在受到拉力或者推力作用下的承载能力。
而25μm金丝球焊引线键合，其推拉力标准的合理设置将直接影响到键合点的结构完整性和稳定性。
针对不同封装材料和应用场景，推拉力标准也会有所差异，因此需要根据实际情况进行深入评估和调整。
4. 25μm金丝球焊引线键合推拉力标准的实践应用在实际生产中，25μm金丝球焊引线键合推拉力标准的设置需要考虑多方面的因素。
封装基板材料的硬度、引线键合点的设计结构、温度和湿度环境等。
在这些因素的综合影响下，合理设置推拉力标准将能够确保键合点的稳固连接和长期可靠性。
5. 25μm金丝球焊引线键合推拉力标准的个人观点和理解在我看来，25μm金丝球焊引线键合推拉力标准的设置决策需要兼顾工艺稳定性和产品可靠性。
只有在充分考虑了封装材料、环境因素和实际应用需求的情况下，才能够制定出符合实际情况的合理推拉力标准。
也需要在生产实践中不断总结经验，以不断优化和调整推拉力标准，从而提高键合工艺的稳定性和可靠性。
6. 总结与回顾通过本文的探讨，我们对25μm金丝球焊引线键合推拉力标准有了更深入和全面的了解。
关于这一工艺参数的设置，需要充分考虑封装材料、环境因素和实际应用需求，以确保键合点的稳固连接和长期可靠性。
也需要在生产实践中不断总结经验，以不断优化和调整推拉力标准，从而提高键合工艺的稳定性和可靠性。
引线键合工艺原理
引线键合工艺原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠这引线键合工艺原理呀！这玩意儿就像是搭积木，不过搭的不是普通积木，而是超级迷你又超级重要的“电子积木”。
你看啊，引线键合就像是给电子元器件们牵红线，让它们能好好地“手牵手”，一起完成各种神奇的电子任务。
想象一下，那些小小的芯片和引脚，就像等待牵手的小朋友，而引线键合就是那根神奇的红线。
这红线可不简单哦！它得足够牢固，能经得住各种折腾，不然稍微一碰就断了，那不就全乱套啦！而且啊，这牵线的过程也得特别精细，不能牵错了对象呀，不然整个电路不就乱套啦！这多像我们找对象，得找对人，不然日子咋过呀，对吧？
在引线键合工艺里，有各种各样的方法和技术呢。
就好像我们做饭有很多种做法一样，蒸、炒、煮、炸，各有各的妙处。
比如热压键合，那就是用温度和压力来让引线和引脚紧紧拥抱；超声键合呢，则像是用一种神奇的“声音魔法”来让它们结合在一起。
这些方法都有自己的特点和适用场景哦。
就像我们出门穿衣服，不同的场合要穿不同的衣服嘛。
在一些要求特别高的地方，就得用最厉害的键合方法，确保一切都稳稳当当的。
而且哦，做引线键合的人就像是超级细心的裁缝，要一点点地把这些“线”缝好，不能有一丝马虎。
一个不小心，可能就会影响整个电子产品的性能呢！这可不是闹着玩的呀！
你说，这引线键合工艺是不是特别神奇？它虽然小小的，不太起眼，但却是电子世界里不可或缺的一部分呢！没有它，那些厉害的电子产品怎么能诞生呢？所以啊，可别小瞧了这看似简单的工艺，它背后的学问可大着呢！就像我们生活中的很多小事情，看似普通，实则暗藏玄机呀！总之，引线键合工艺真的是太重要啦，我们得好好了解它，尊重它，让它为我们的电子生活添彩呀！。
引线键合(电子制造技术ppt)分解
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影响内引线键合可靠性的因素
界面上绝缘层的形成 金属化层缺陷 表面沾污, 原子不能互扩散 材料间的接触应力不当 环境不良 键合引线与电源金属条之间放电引起失效(静电损伤)
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改进键合质量的措施
严格器材检验, 认真处理管壳及芯片
加强金属化工艺蒸发的前处理
清洁保护措施
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三种键合工艺比较
键合温度 超声波 键合工艺 键合压力 （℃） 能量 热压型 超声型 热超声型 高 低 低 300-500 25 100-150 无 有 有 适用 适用 引线材料 焊盘材料 Au Au、Al Au Al、Au Al、Au Al、Au
4
两种键合形式比较
速度 键合形式 键合工艺 键合工具 引线材料 焊盘材料 v/ N·s - 1 球键合 楔键合
超声功率对键合质量和外观影响最大，因为它对键合 球的变形起主导作用。 过小的功率会导致过窄、未成形的键合或尾丝翘起； 过大的功率导致根部断裂、键合塌陷或焊盘破裂。 增大超声功率通常需要增大键合力使超声能量通过键 合工具更多的传递到键合点处
8
引线键合材料
焊接工具
焊接工具负责固定引线、传递压力和超声能量、拉弧 等作用。 楔键合所使用的焊接工具叫楔形劈刀,通常是钨碳或是 碳钛合金,在劈刀尾部有一个呈一定角度的进丝孔; 球键合使用的工具称为毛细管劈刀,它是一种轴形对称 的带有垂直方向孔的陶瓷工具。
热压 热超声
劈刀 楔
Au Au、Al
Al、Au Al、Au
10(热超 声） 4
热超声 超声波
基本步骤：
芯片表面
5
第一焊点，线弧
引线框架/基板
第二焊点
主要工艺参数介绍
引线键合特点
引线键合特点
引线键合是一种常见的电子封装技术，广泛应用于电子工业中。
引线键合技术具有以下几个显著特点。
首先，引线键合具有高度可靠性。
通过引线键合技术将芯片和载体等元器件可靠地连接在一起，可以有效防止电子元器件的松动或脱落，从而提高了整个电子产品的稳定性和可靠性。
这种可靠性是由于引线键合技术使用了可靠的焊接方法，确保了电子元器件之间的稳固连接。
其次，引线键合具有较高的工艺灵活性。
引线键合技术适应于不同类型的元器件和不同尺寸的引线，使得它可以被广泛应用于各种电子封装工艺中。
无论是小型芯片还是大型电子模块，引线键合技术都可以根据具体需求进行调整和适应，从而满足不同规格和型号的电子产品的要求。
另外，引线键合具有较低的成本和高效率。
相比于传统的焊接方法，引线键合技术可以实现高效快速的自动化生产。
这意味着在大批量生产时，引线键合可以大大提高生产效率，减少生产成本。
此外，引线键合所需的材料和设备相对简单，成本也相对较低，使得它成为一种比较经济的封装技术。
最后，引线键合具有良好的电性能。
引线键合采用了金属线缆进行连接，因此具有较低的电阻和电感，能够保证良好的信号传输和电气性能。
引线键合技术还能有效降低电子元器件之间的串扰，提高电子产品的整体性能和可靠性。
综上所述，引线键合技术具有高度可靠性、工艺灵活性、低成本高效率和良好的电性能。
它的应用范围广泛，并且在电子工业中起到了重要的作用。
未来，随着科技的进步和电子产品的发展，引线键合技术将继续不断创新和改进，为电子封装领域带来更多的可能性和机遇。
引线键合详解
键合头镀层：
锥体角度(C.A.)主要影响到达键合位置的能力,
光滑涂层
尤其是细间距情况下以及到达第二点的距离。
•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
粗糙的涂层
•仅仅内斜面抛光,
•第二键合点强度高,
•第一键合点光亮 •提高超声能作用
பைடு நூலகம்
30/20 degree C.A 平颈
Au-Au 系：1. 金丝线与金焊盘键合最可靠, 2. 没有界面腐蚀和金属间化合物形成, 3. 即使进行冷超声也能形成键合, 4. 热压和热声焊很容易进行, 5. 表面污染严重影响热压焊的可键合性 Al-Al 系：1. 极其可靠,无IMC,无腐蚀,
2. 超声键合更好 Cu-Al 系：1. 在富铜的一边,会有5种IMC形成, 于是失效和Au-Al系相似。 2. 但是IMC的生长较慢,无柯肯达尔效应。 3. 但是由于脆性相CuAl 2 生长,剪切强度在150-200oC 会降低。 4. 在300-500oC, 键合强度显著降低,由于 总的IMC厚度增加。 5. 铜氧化物层的存在会提高可靠性。 6. 氯的污染会导致腐蚀
成都工业学院 微电子专业 10241 07 王倩
第一章 概论
1.1 简介 1.2 工艺方法
1.2.1 超声焊接 1.2.2 热压焊接 1.2.3 热声焊接 1.3 特点
第二章 线材
2.1 纯金属 2.1.1 金丝 2.1.2 铝丝 2.1.3 铜丝
2.2 金属冶金系 2.2.1 Au-Au系 2.2.2 Au-Al 系 2.2.3 Au-Cu系 2.2.4 Au-Ag 系 2.2.5 Al-Al 系 2.2.6 Al-Ag 系 2.2.7 Al-Ni 系 2.2.8 Cu-Al 系
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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。
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36
6
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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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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
粗糙的涂层 • 仅仅内斜面抛光， • 第二键合点强度高， • 第一键合点光亮 • 提高超声能作用32来自锥体角度 (C.A.)
主要影响到达键合位置的能力，尤其是细间距情 况下以及到达第二点的距离。
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2
球形键合过程
1、毛细管(capillary)与焊盘 (bond pad)对准，把金线末端生 成半径为1.5～2倍金线半径的球 状突起和毛细管口贴紧。
2、毛细管降下，球状突起与焊 盘接触，综合压力、加热能量等 使球状突起变形成为焊点形状。
3、单点键合完成后，毛细管升 起，金线从毛细管中抽出，随毛 细管移动到第二个焊盘上方。
两种键合焊盘
球形键合
楔形键合
三种键合（焊接、接合）方法
引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中 最常使用的方法。主要的引线键合技术有超音波接合 （Ultrasonic Bonding, U/S Bonding）、热压接合 (Thermocompression Bonding,T/C Bonding)、与热超音 波接合(Thermosonic Bonding, T/S Bonding)等三种。
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引线键合（Wire Bonding）
Review
电子封装始于IC晶片制成之 后，包括IC晶片的粘结固定、电 路连线、密封保护、与电路板之 接合、模组组装到产品完成之间 的所有过程。
电子封装常见的连接方法有 引线键合(wire bonding，WB)、载 带自动焊（tape automated bonding, TAB）与倒装芯片(flip chip, FC)等 三种，倒装芯片也称为反转式晶 片接合或可控制塌陷晶片互连
劈刀特点---- I.C.(内斜面)
非常重要的参数 影响自由空气聚集和第一键合点的压制半径。 同时也影响弧度的形成，以保证光滑的丝线传送。 在应用时候要考虑一下特点
25
26
内斜面角度
90 degree • 和底面角度为0或者4度时配合可以优化第二 键合点的截断， • 适合于非常小底第一键合点要求。
120 degree • 提高对第一键合点的黏附作用解决弯曲翘起， • 和底面角8度配合可以优化键合点形状。
30/20 degree C.A.
平颈
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劈刀长度
标准长度为0.375"和0.437 " ， 后者允许更深的接触， 较小的长度公差可保证较好的超声反应。
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键合材料
引线 － 金丝
• 广泛用于热压和热声焊， • 丝线表面要光滑和清洁以保证强度和防止丝线堵塞， • 纯金具有很好的抗拉强度和延展率， • 高纯金太软，一般加入约 5-10 ppm 重量的 Be或者30100 ppm的 Cu， • 掺Be的引线强度一般要比掺Cu的高10-20% 。
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内斜面形状 低拖动面 （L.D.）适合
较长的弧度轨迹 较低而精确的弧度轨迹
双内斜面 最标准最常用的劈刀斜面
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F.A.(底面角)
底面角度影响: • 第二键合点的形状和强度 • 第二键合点的截断
0 degree 配合 90度的内斜面角度具有很好的导线截断能力，
一般不用于柔软的材料如陶瓷或者电路板上的薄膜。 不宜采用大的键合头。
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热声焊：为热压结合与超音波结合的混合方法。热超音 波结合也先在金属线末端成球，再使用超声波脉冲进行 导线材与金属接点间之结合。热超音波结合的过程中结 合工具不被加热而仅仅是结合之基板维持在100至150℃ 的温度，此一方法除了能抑制结合界面介金属化合物 (Intermetallic Compounds)之成长之外，并可降低基板的 高分子材料因温度过高而产生劣化变形的机会，因此热 超音波结合通常应用于结合困难度较高的封装连线。金 线为热超音波结合最常被使用的材料。
Au2Al (灰色), AuAl (白色), AuAl2 (深紫色)， 3. AuAl2 即使在室温下也能在接触界面下形成，然后转变成其他
IMC，带来可靠性问题， 4. 这些IMC晶格常数、机械、热性能不同，反应时会产生物质移动，
从而在交界层形成可见的柯肯达尔效应，或者产生裂纹。
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Au-Cu 系
1. 金丝键合到铜引脚上情形， 2. 三种柔软的IMC相 (Cu3Au, AuCu, 和 Au3Cu)活化能在 0.8到1电
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楔形键合楔形, 手工键合机
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劈刀常常是通 过氧化铝或者 碳化钨进行粉 末烧结而成。 对于一些单一 用途的工具， 也可以用玻璃、 红宝石和碳化 钛来代替。
楔形劈刀和毛细管劈刀
用于球形键合的毛细管劈刀
用于Al丝键合的楔形劈刀 用于Au丝键合的楔形劈刀
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毛细管劈刀描述
主要任务: 具备一个内斜面以形成 第一个键合点 ， 一个合理设计而又光滑 的孔适合弧度的形成 ，具有一个尖的外圆面 以便于第二键合点的截 断。
导线 金(Au) 金(Au)，铝(Al)
焊盘 金，铝 金，铝
速度 10线/s 4线/s
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比较
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比较
键合设备
• 键合速度不断提高、间距不断减小，操作稳定性提高。 • 楔形和球形键合速度分别可达4 wires/sec 和10 wires/second • 很多分析设备用于优化键合劈刀的性能， • 精密图象处理系统使其能够进行精确定位 • 已经出现了全自动化的设备。 • 在20分钟内就可以完成少量的工具和软件的调整以适应 不同的产品。
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键合接头形貌
球形键合
第一键合点
第二键合点
楔形键合
第一键合点
第二键合点
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3
比较
WB 热压型 超声型 热超声型
压力 温度(OC) 超声能量
导线
焊盘
高 300-500 不需要
金(Au)
金，铝
低
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需要 金(Au)，铝(Al) 金，铝
低 100-150 需要
金(Au)
金，铝
WB 球形 楔形
键合工具 毛细管 楔
4
应用范围
低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片 互连的主要工艺方法，用于下列封装：
陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 陶瓷和塑料 (CerQuads and PQFPs) 芯片尺寸封装 (CSPs) 板上芯片 (COB)
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芯片互连例子
采用引线键合的芯片互连
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历史和特点
1957 年Bell实验室采用的器件封装技术，目前特点如下： • 已有适合批量生产的自动化机器； • 键合参数可精密控制，导线机械性能重复性高； • 速度可达100ms互连（两个焊接和一个导线循环过程）； • 焊点直径：100 μm↘ 50 μm，↘ 30 μm； • 节距：100 μ m ↘ 55 μ m， ↘ 35 μ m ； • 劈刀(Wedge,楔头)的改进解决了大多数的可靠性问题； • 根据特定的要求，出现了各种工具和材料可供选择； • 已经形成非常成熟的体系。
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机理及特点
超声焊接：超音波接合以接合楔头(Wedge)引导金属线使其 压紧于金属焊盘上，再由楔头输入频率20至60KHZ，振幅20 至200μm，平行于接垫平面之超音波脉冲，使楔头发生水 平弹性振动，同时施加向下的压力。使得劈刀在这两种力 作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦，引线受能量作 用发生塑性变形，在25ms内与键合区紧密接触而完成焊接。 常用于Al丝的键合。键合点两端都是楔形 。
(controlled collapse chip connection ,C4 ) 。
1
2
什么是引线键合
用金属丝将芯片的I/O端（inner lead bonding pad: 内侧引线端子） 与对应的封装引脚或者基板上布线焊区（outer lead bonding pad: 外侧引 线端子）互连， 实现固相焊接过程， 采用加热、加压和超声能，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形， 界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点， 键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等， 金属细丝是直径通常为 20～50微米的Au、Al或者Si－Al丝。