集成电路专周热声引线键合

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ห้องสมุดไป่ตู้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。这种特殊的固相焊接方法可描述为：在焊接开 始时，金属在摩擦力作用下发生强烈的塑性流动，为纯 净金属表面间的接触创造了条件。而接头区的温升以及 高频振动 ，又进一步造成了金属 晶格上原子的受激活 状态 。因此 ，当有共价键性质的金属原子互相接近到 以纳米级的距离时 ，就有可能通过公共 电子形成 了原 子间的电子桥，即实现了金属“键合”过程。焊接时不 需加电流 、焊剂和焊料 ，对被焊件的理化性能无影 响 ，也不会形成任何化合物而影响焊接强度 ，且具有 焊接参数调节灵活，焊接范围较广等优点。
优点
键合牢固，强度高； 无需加热；对 在略粗糙的表面上 表面洁净度不 也能键合；键合工 十分敏感； 艺简单 对表面清洁度很敏 感；应注意温度对 元件的影响
适用于单片式LSI
与热压键合法相比， 可以在较低温度、 较低压力下实现键 合 需要加热；与热压 法相比工艺控制要 复杂些
适用于多芯片LSI 的内部布线连接
热声引线键合技术
Thermosonic bonding
热声键合技术概述
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。就是在超声波键合的基础上，采用 对加热台和劈刀 同时加热 的方式 ，加热温度较 低 (低于 温度值，大约 150℃)，加热增强了金属 间原始交界面的原子相互扩散和分子(原子)间作 用力 ，金属的扩散在整个界面上进行，实现金丝 的高质量焊接。
热声键合设备
热声技术的特点与其他对比
特性 可用的丝质 及直径 键合丝的切 断方法 热压键合法
Au丝 φ15～φ100um
超声键合法
Au丝，Al丝 Φ10～φ500um
热超声键合法
Au丝 Φ15～φ100um
高电压（电弧） 拉断
拉断(超声压头) 高电压（电弧） 拉断(送丝压头) 拉断 高电压(电弧)
热声键合系统架构
键合工具1球形键合
键合工具2楔形键合
热声键合过程
当超声波作用于接触面时，会产生每秒几万次的高 频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上 焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊 接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又 由于焊料导热性，一时还不能及时散发，聚集在 焊区，致使两个接触面迅速熔化，加上一定压力 后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让 压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一 个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能 接近于原材料强度
键合技术类型与主要特点
引线键合工艺可分为三种：热压键合，超声波键 合与热压超声波键合 。
热压键合
热压键合是引线在热压头的压力下，高温加热 (>250℃)焊丝发生形变 ，通过对时间、温度和压力 的调控进行的键合方法。键合时，被焊接的金属无 论是否加热都需施加一定的压力。金属受压后产生 一定的塑性变形 ，而两种金属的原始交界面处几乎 接近原子力的范围，两种金属原子产生相互扩散 形 成牢固的焊接。
缺点
对表面粗糙度 敏感；工艺控 制复杂
最适合采用Al 丝
其他
键合实例