Wire Bonding技术入门 20091113
合集下载
芯片Wire bonding引线键合导线键合绑定教程-70页
Wire bonding 引线键合/导线键合/绑定什么是导线键合用金属丝将芯片的I/O端与对应的封装引脚或者基板上布线焊区互连，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，金属细丝是直径为几十到几百微米的Au、Al或者Si－Al丝。
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)Virtually all dynamic random access memory (DRAM) chips and most commodity chips in plastic packages are assembled by wirebonding. About 1.2-1.4 trillion wire interconnections are produced annually. Manufacturing losses and test failures are about 40-1000 ppm and trending downward each year.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：¾已有适合批量生产的自动化机器，¾键合参数可精密控制，导线机械性能重复性高，¾速度可达100-125ms/互连（两个焊接和一个导线循环过程），¾间距达50 um 而高度可低于，¾劈刀的改进解决了大多数的可靠性问题¾根据特定的要求，出现了各种工具和材料可供选择，¾已经形成非常成熟的体系。
芯片互连例子采用导线键合的芯片互连三种键合（焊接）机理超声焊接：利用超声波（60～120KHz）发生器使劈刀发生水平弹性振动，同时施加向下的压力。
wire_bonding_详细学习资料
WIRE BOND PROCESS INTRODUCTION
CONTENTS
ASSEMBLY FLOW OF PLASTIC IC Wire Bond 原理 M/C Introduction Wire Bond Process Material SPEC Calculator DEFECT
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)
(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
•Facilities •Voltage 110 VAC (optional 100/120/200/210/ •220/230/240 VAC
Programmable profile, control and vibration modes
Eagle
MACHINE SPECIFICATIONS (II)
CONTENTS
ASSEMBLY FLOW OF PLASTIC IC Wire Bond 原理 M/C Introduction Wire Bond Process Material SPEC Calculator DEFECT
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)
(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
•Facilities •Voltage 110 VAC (optional 100/120/200/210/ •220/230/240 VAC
Programmable profile, control and vibration modes
Eagle
MACHINE SPECIFICATIONS (II)
wire bond工艺技术
wire bond工艺技术Wire bond是一种常用的芯片封装工艺技术，它是将芯片与封装载体之间的信号线连接起来的方法。
Wire bond的优点是连接可靠性高、尺寸小、成本低，广泛应用于集成电路、传感器等领域。
Wire bond工艺技术的主要步骤包括准备和清洁芯片表面、铜线制备、焊接及后处理等环节。
首先是芯片准备和清洁。
在进行Wire bond之前，需要对芯片表面进行清洁和除尘处理，以便后续工艺操作的顺利进行。
清洁的方法主要包括化学溶液的浸泡和超声波清洗。
这一步骤能够有效去除芯片表面的污染物，确保后续连接的质量。
第二步是铜线制备。
铜线是连接芯片与封装载体的关键部分，它需要具备良好的导电性和可塑性。
在制备铜线时，首先需要选择合适的铜线直径。
铜线的直径选择会影响Wire bond连接的功耗和可靠性，一般根据具体芯片的要求来选择合适的直径。
然后，通过铜线切割机将铜线切割成合适的长度。
最终得到的铜线需要经过质量检测，确保铜线的质量符合要求。
接下来是焊接环节。
在Wire bond中，焊接是最关键的步骤之一。
通过焊接，将铜线与芯片上的金属焊盘连接起来。
焊接的方法有热压焊接和超声波焊接两种。
热压焊接是利用热压头和金属焊盘之间的力和温度来实现连接，而超声波焊接则是利用超声波的振动来产生热量，将铜线与金属焊盘焊接在一起。
焊接完成后，需对焊接质量进行检测，确保焊点的电气性能和可靠性。
最后是后处理。
后处理主要包括铜线修整和封装载体连接测试。
铜线修整是将焊接连接的铜线进行修整，确保连接的牢固和稳定。
封装载体连接测试是对整个Wire bond连接进行测试，检测连接的电气性能和可靠性。
总之，Wire bond工艺技术是一种常用的芯片封装工艺。
通过对芯片准备和清洁、铜线制备、焊接及后处理等步骤的操作，能够实现芯片与封装载体之间的可靠连接。
Wire bond具有连接可靠性高、尺寸小、成本低等优点，广泛应用于集成电路、传感器等领域。
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
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
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。
26
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
27
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
24
Bonding技术介绍
25
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
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。
26
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
27
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
24
Bonding技术介绍
25
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
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 教材
10
Confidential
11
Confidential
12
Confidential
Thermosonic Bonding (Force+Temp+US+Time) Heat
Time
Force
ULTRASONIC ENERGY
13
Confidential
14
Confidential
15
Confidential
ball bond (Figure 1)
Table . Wire bond formation.
Wire bond
Bonding technique
Ball bond Wedge bond
T/C, T/S T/S, U/S
Bonding tool Capillary Wedge
wedge bond (Figure 2)
Confidential
2
Wire bonder
Confidential
金線捲軸
Bond head 與工作檯面
出料架(放 置magazine)
入料架(放 置magazine)
操作面板 與滑鼠
KNS wire-bonder
3
Confidential
Wire Bonding Form
◎ wire bond有兩種基本型式,一種是球型黏著,另一種是楔型黏著.相對應的技 術,工具,與使用材料列於表中. ◎近來以使用熱與超音波的金的ball bonding使用最廣泛.主要是因為速度比鋁 線的wedge bonding快,且無方向性限制.
16
Confidential
17
Confidential
Confidential
11
Confidential
12
Confidential
Thermosonic Bonding (Force+Temp+US+Time) Heat
Time
Force
ULTRASONIC ENERGY
13
Confidential
14
Confidential
15
Confidential
ball bond (Figure 1)
Table . Wire bond formation.
Wire bond
Bonding technique
Ball bond Wedge bond
T/C, T/S T/S, U/S
Bonding tool Capillary Wedge
wedge bond (Figure 2)
Confidential
2
Wire bonder
Confidential
金線捲軸
Bond head 與工作檯面
出料架(放 置magazine)
入料架(放 置magazine)
操作面板 與滑鼠
KNS wire-bonder
3
Confidential
Wire Bonding Form
◎ wire bond有兩種基本型式,一種是球型黏著,另一種是楔型黏著.相對應的技 術,工具,與使用材料列於表中. ◎近來以使用熱與超音波的金的ball bonding使用最廣泛.主要是因為速度比鋁 線的wedge bonding快,且無方向性限制.
16
Confidential
17
Confidential
wire bonding 详细学习资料 ppt课件
wire bonding 详细学习资料
wire bonding 详细学 ASSEMBLY F习LO资W料OF PLASTIC IC
Wire Bond 原理 M/C Introduction Wire Bond Process Material SPEC Calculator DEFECT
wire bonding 详细学 习资料
• Low impact force •Real time Bonding Force monitoring • High resolution z-axis position with 2.5 micron per step resolution • Fast contact detection • Suppressed Force vibration • Fast Force response • Fast response voice coil wire clamp
(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
•Facilities •Voltage 110 VAC (optional 100/120/200/210/ •220/230/240 VAC
wire bonding 详细学 习资料
•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
wire bonding 详细学 ASSEMBLY F习LO资W料OF PLASTIC IC
Wire Bond 原理 M/C Introduction Wire Bond Process Material SPEC Calculator DEFECT
wire bonding 详细学 习资料
• Low impact force •Real time Bonding Force monitoring • High resolution z-axis position with 2.5 micron per step resolution • Fast contact detection • Suppressed Force vibration • Fast Force response • Fast response voice coil wire clamp
(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
•Facilities •Voltage 110 VAC (optional 100/120/200/210/ •220/230/240 VAC
wire bonding 详细学 习资料
•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
wire bonding 详细学习资料(苍松书苑)
深层分析
2
封裝簡介
晶片Die
金線 Gold Wire 導線架
Lead fram
深层分析
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
WIRE BOND PROCESS INTRODUCTION
深层分析
1
CONTENTS
ASSEMBLY FLOW OF PLASTIC IC
Wire Bond 原理
M/C Introduction
Wire Bond Process
Material
SPEC
Calculator
DEFECT
深层分析
9
W/H ASSY
• changeover
•·Fully programmable indexer & tracks
•·Motorized window clamp with soft close feature
•·Output indexer with leadframe jam protection feature
pad
深层分析
21
lead
Free air ball is captured in the chamfer
SEARCH SPEED1
SEARCH TOL 1
pad
深层分析
22
lead
Formation of a first bond
WireBonding
H CD T CA 7
４－２ 对Ball Bond直接影響的Capillary寸法仕様（１）
Hole径（Ｈ） Hole径是由规定的Wire径（ＷＤ）来決定 標準是Wire径的１．３～１．５倍
WD : Wire Diameter (Wire径) H : Hole Diameter (Hole径)
30
29 26 33
80
26 23 30
30
14 13 15
80
11 10 12
AVG
Ball径 （μm） MIN MAX
89
83 98
97
92 105
111
105 117
111
104 117
Chamfer Angle： 90°
Chamfer Angle： 120°
13
②2nd Neck Open 対策
1
１．Wire Bonding種類
Wire Bonding
半導体Chip上的接続電極和Packageの外部提取用端子間 用Bonding Wire来连接 要连接的金属之间进行加熱，通过受熱或者超声波振動或 者受两方的影响结合。
Ball Bonding
Ａｕ、Ｃｕ Wire Ball Bonder
熱压缩方式 Bonding温度：３００℃前後 低温化 Bonding温度：２００℃前後
Wire
Ball Bonder （装置技術）
Ball Bonding
Capillary Bonding技術 （Process技術）
3
３．Bonding用 Wire
３－１ Ａｕ Wireの主要特征
主要特征有 在大気中或在水中化学性稳定及非氧化的性質 。 金属中、展延性较好、可加工Bonding用 Wire使用的直径为１０ ～３８μｍ程度的極細線。 吸収Gas极其尐 具有对熱压缩 Bonding最适合的硬度 具有耐樹脂 Mold的Stress的機械性強度 具有銀、銅其次的高電気传导性 电阻率（μΩ・ｃｍ）的比較 Ag（１．６）＜Cu（１．７）＜Au（２．３）＜Al（２．７） 等、具有良好的化学性、機械性的性質
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_的基础
Ball Bonder Ball Bonder （装置技術） （装置技術）
Ball Bonding Ball Bonding
Capillary Capillary Bonding技術 Bonding技術 （Process技術） （Process技術）
3
３．Bonding用 Wire
３－１ Ａｕ Wireの主要特征
14
FA（Face Angle）変更0°→8°変更来抑制与接触面過度强加荷重。 OR（Outer Radius）：0.0035inch 同一 用FA変更的Wire Pull強度面确认不到有意差，但如下記图片，2nd Neck部的状態比较稳定。
FA=0°、MIN条件
FA=0°、MAX条件
FA=0°、TYP条件
Wire Bonding 的基礎
目录 １．Wire Bonding種類 ２．Ball Bonding実現手段 ３．Bonding用 Wire ４．Bonding用 Capillary ５．Ball Bonding Process的概要 ６．超声波 ７．FAB（Free Air Ball）形成 ８．Wire Pull Test ９．Wire Bonding稳定化
高温破断強度（ｃN）
線径：25μm Bonder：CUB-10 （Reverse無し） ●：高Loop □：中Loop △：低Loop
◇：超低Loop 高温条件： 250℃X20sec 根据Mitsubishi Materials的資料転載
熱影響領域（再結晶領域）
5
３－３ 对Ａｕ Wire的要求
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） 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 表面要圆滑、金属要有光泽 表面不能有灰尘、污染 表面不能有灰尘、污染 具有拉伸强度、要有一定的弹性 具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl（卷曲性）要小 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 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
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。
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 Bonding技术入门 20091113
Wire Bonding 技術入門
1. Wire Bonding原理
2. Bonding用 Wire 3. Bonding用 Capillary 4. 焊接时序圖 5. BSOB&BBOS 6. Wire bonding loop(線弧)
7. Wire bond不良分析
Prepared by: 神浩 Date: Nov. 11th, 2009
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
Die
第一焊点搜索速度1st Search Speed 1
第一页，编辑于星期五：七点 十九分。
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
CONTACT FORCE,
Die
第十四页，编辑于星期五：七点 十九分。
4. 第一焊点焊接階段
线夹打开- Wire Clamp Open
最终的球形和质量決定于1ST BOND ：
BASE TIME
BASE POWER
BASE FORCE
Die
第十五页，编辑于星期五：七点 十九分。
5. 完成第一点压焊后, 焊头上升到反向高度
FAB Capture Within The Chamfer Diameter of Capillary During Descending Motion, FAB Pull Upwards by Air Tensioner
1. Wire Bonding原理
2. Bonding用 Wire 3. Bonding用 Capillary 4. 焊接时序圖 5. BSOB&BBOS 6. Wire bonding loop(線弧)
7. Wire bond不良分析
Prepared by: 神浩 Date: Nov. 11th, 2009
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
Die
第一焊点搜索速度1st Search Speed 1
第一页，编辑于星期五：七点 十九分。
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
CONTACT FORCE,
Die
第十四页，编辑于星期五：七点 十九分。
4. 第一焊点焊接階段
线夹打开- Wire Clamp Open
最终的球形和质量決定于1ST BOND ：
BASE TIME
BASE POWER
BASE FORCE
Die
第十五页，编辑于星期五：七点 十九分。
5. 完成第一点压焊后, 焊头上升到反向高度
FAB Capture Within The Chamfer Diameter of Capillary During Descending Motion, FAB Pull Upwards by Air Tensioner
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Die
CONFIDENTIAL
4. 第一焊点焊接階段
线夹打开- Wire Clamp Open
最终的球形和质量決定于1ST BOND ： BASE TIME BASE POWER BASE FORCE
Die
CONFIDENTIAL
5. 完成第一点压焊后, 焊头上升到反向高度
线夹 打开 WIRE CLAMP OPEN
Smaller CD – Smaller MBD
Bigger CD – Bigger MBD
Chamfer Angle：90°
CD MBD CA:70(Degree
)
CD MBD CA:120(Degre
e)
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
DIE
第二焊点搜索高度 - 2nd Sch. High 第二焊点搜索速度 - 2nd Sch. Speed
Lead
CONFIDENTIAL
10.第二焊点接触階段
线夹打开WIRE CLAMP OPEN
DIE
LEAD 接觸壓力和預備功率
最初的楔形影响参數2nd bond： Contact Time（接触时间） Contact Power（接触功率） Contact Force（接触压力）
焊头向上运动 BOND HEAD MOVE UP 反向高度 - RH DIE
CONFIDENTIAL
6. 反向距离
线夹打开 WIRE CLAMP“Open”
反向距离-RD DIEIE
XY 工作台运动 X-Y TABLE MOVEMENT
CONFIDENTIAL
7. 焊头上升到线弧高度位置
线夹关上后, 开始第一点压 焊检测 M/C START TO DO THE 1ST BOND NON STICK DETECTION AT LOOP TOP POSITION AFTER W/C CLOSE 计算线长 Calculate d Wire Length
Initial wedge shape will be affected by impact force and standby power
CONFIDENTIAL
11.第二压点焊接階段
线夾打开 WIRE CLAMP OPEN
最终的楔形质量決定于2nd bond： BaseTime（基础时间） Base Power（基础功率） Base Force（基础压力）
CONFIDENTIAL
A. 15(15XX)：直徑1/16 inch （約1.6mm)，標準氧化鋁陶瓷
1/16 inch
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）
Wire Bonding 技術入門
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Wire Bonding原理 Bonding用 Wire Bonding用 Capillary 焊接时序圖 BSOB&BBOS Wire bonding loop(線弧) Wire bond不良分析
Prepared by: 神浩 Date: Nov. 11th, 2009
CONFIDENTIAL
12.焊头在尾丝高度
完成第二点压焊后, 焊头上升到 尾丝高度, 然后线夹关上 After completed bonding of 2nd bond, BH will be ascended to „Tail Length‟ position, and close wire clamp
6
7 8 9 10 11 12 13 14
返回距离
估计线长高度 搜索延迟 焊头下降至第二焊点 之搜索高度 第二焊点之搜索 第二焊点的接触阶段 第二焊点的焊接阶段 线尾长度 焊头回到原始位置
CONFIDENTIAL
焊头動作步驟 1. 焊头在打火高度( 复位位置 )
线夹 关闭– Wire Clamp Close
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,
打火杆 E -Torch
金球 FAB
CONFIDENTIAL
5．BSOB&BBOS
BSOB : BOND STICH ON BALL BSOB的應用：
1.晶體橋接 2.改善第二點不易黏
BBOS : BOND BALL ON STICH
3.弧度高度限制
CONFIDENTIAL
BSOB 時BOND HEAD的動作步驟：
CONFIDENTIAL
14.金球形成，开始下一個压焊过程
线夹关上 WIRE CLAMP CLOSE
焊头到达烧球高度,烧球延迟以后, 然 后电子打火形成对称的金球 After BH Reach Fire Level Position And After EFO Delay , A Spark Will Be Generated To Form A Symmetrical FAB
CONFIDENTIAL
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 電路連線，使晶片與封裝基板或導線框架完成電路的連線，以發揮電子訊號傳輸的功能 Wire Bonding的分類 按工藝技術： 1.球形焊接（ball bonding) 2.楔形焊接 (wedge bonding) 按焊接原理： 1.熱壓焊 300-500℃ 無超聲 高壓力 引線：Au
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 Die 第一焊点搜索速度1st Search Speed 1
2.超聲焊
3.熱超聲焊
室溫
100~150℃
有超： Al、 Au
引線：Au
CONFIDENTIAL
熱超聲焊的原理： 对金属丝和压焊点同时加热加超声波，接触面便产生塑性变形，并破 坏了界面的氧化膜，使其活性化，通过接触面两金属之间的相互扩散 而完成连接。 Wire Bonding的四要素： Time(時間） Power(功率） Force(壓力） Temperature（溫度）
线夹关上 - WIRE CLAMP CLOSE
焊头向上运动 BOND HEAD MOVE UP
DI E
CONFIDENTIAL
8. 搜索延遲
搜索延迟 － XY 工作台向第二压点移动 线夹关上WIRE CLAMP CLOSE
－ 焊头不动
SEARCH DELAY － XY TABLE MOVE TOWARDS 2ND BOND － BH MOTIONLESS
线夹关上 WIRE CLAMP CLOSE
尾丝长度 Tail length
Lead
CONFIDENTIAL
13.拉断尾丝
线夹在尾丝位置关上, 把尾丝从 第二压点拉断后,焊头上升到打 火高度 After Wire Clamp Close At Tail Position , It Will Tear The Wire From Stitch As BH Continue To Ascend To Fire Level 线夹关上 WIRE CLAMP CLOSE
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=1.2~1.5WD
WD
H
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
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）
總長L
J. 20D：錐度角為20° K. CZ1：材質分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列
CONFIDENTIAL
Capillary尺寸對焊線品質的影響：
CONFIDENTIAL
2．Bonding用 Wire