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文档简介
WireBonding------引線鍵合技術WireBonding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WireBonding的分類按工藝技術:1.球形焊接(ballbonding)2.楔形焊接(wedgebonding)按焊接原理:1.熱壓焊300-500℃無超聲高壓力引線:Au2.超聲焊室溫有超聲低壓力引線:Al、Au3.熱超聲焊100~150℃有超聲低壓力引線:AuIC封裝中電路連接的三種方式:倒裝焊(Flipchipbonding)載帶自動焊(TAB---tapeautomatedbonding)引線鍵合(wirebonding)1.WireBonding原理第一页,共36页。WireBonding的四要素:Time(時間)Power(功率)Force(壓力)Temperature(溫度)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。第二页,共36页。2.Bonding用WireAuWIRE的主要特性:具有良好的導電性,僅次於銀、銅。电阻率(μΩ・cm)的比較Ag(1.6)<Cu(1.7)<Au(2.3)<Al(2.7)據有較好的抗氧化性
。
據有較好的延展性,便於線材的制作。常用Au
Wire直径为23μm,25μm,30μm具有对熱压缩
Bonding最适合的硬度具有耐樹脂Mold的應力的機械強度成球性好(經電火花放電能形成大小一致的金球)
高純度(4N:99.99%)第三页,共36页。3.Bonding用CapillaryCapillary主要的尺寸:H:HoleDiameter(Hole径)T:TipDiameterB:ChamferDiameter(orCD)IC:InsideChamferICANGLE:InsideChamferAngleFA:FaceAngle(Face角)OR:OutsideRadiusHWDHole径(H)Hole径是由规定的Wire径WD(WireDiameter)来決定H=1.2~1.5WDCapillary的選用:第四页,共36页。15(15XX):直徑1/16inch(約1.6mm),標準氧化鋁陶瓷XX51:capillary產品系列號18:HoleSize直徑為0.0018in.(約46μm)437:capillary總長0.437in.(約11.1mm)GM:capillarytip無拋光;(P:capillarytip有拋光)50:capillarytip直徑T值為0.0050in.
(約127μm)4:IC為0.0004in.(約10μm)8D:端面角度faceangle為8°10:外端半徑OR為0.0010in.(約25μm)20D:錐度角為20°CZ1:材質分類,分CZ1,CZ3,CZ8三種系列1/16inch總長L第五页,共36页。Capillary尺寸對焊線品質的影響:Chamfer径(CD)
Chamfer径过于大的话、Bonding強度越弱,易造成虛焊.CDCD第六页,共36页。Chamfer角(ICA)Chamfer角:小→BallSize:小Chamfer角:大→BallSize:大CDCA:70(Degree)MBDSmallerCD–SmallerMBDCDCA:120(Degree)MBDBiggerCD–BiggerMBDChamferAngle:90°ChamferAngle:120°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。第七页,共36页。2ndNeck部Crack発生荷重过度附加接触面导致破损→HillCrack発生OR(OuterRadius)及FA(FaceAngle):对HillCrack、Capillary的OR(OuterRadius)及FA(FaceAngle)的數值是重要影響因素第八页,共36页。FA(FaceAngle)0°→8°變更FA0°→8°的變更並未能增加WirePull的測試強度,但如下图所示,能夠增加2ndNeck部的穩定性。
FA:0°FA:8°第九页,共36页。次序
动作
1焊头下降至第一焊点之搜索高度
2第一焊点之搜索
3第一焊点的接触阶段
4第一焊点的焊接阶段
5返回高度
6返回距离
7估计线长高度
8搜索延迟
9焊头下降至第二焊点之搜索高度
10第二焊点之搜索
11第二焊点的接触阶段
12第二焊点的焊接阶段
13线尾长度
14焊头回到原始位置
4.焊接时序圖第十页,共36页。焊头動作步驟焊头在打火高度(复位位置)
线夹关闭–WireClampClose空气中的金球FreeAirBall瓷嘴-Capillary第十一页,共36页。焊头在向下运动的过程中,金球通过空气张力器的空气张力,使金球紧贴瓷嘴凹槽FABCaptureWithinTheChamferDiameterofCapillaryDuringDescendingMotion,FABPullUpwardsbyAirTensionerDie线夹打开–WireClampOpen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AtSearchHeightPositionBondHeadSwitchtoConstantSpeed(SearchSpeed)toSearchForContact第一焊点搜索速度1stSearchSpeed1第一焊点搜索高度1stSearchHeight焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度
第十二页,共36页。第一焊點接触階段最初的球形和质量決定于1STBOND:CONTACTTIMECONTACTPOWER,CONTACTFORCE,Die线夹打开-WireClampOpen
最初的球形影响参数:接觸压力和预备功率ImpactForceandStandbyPower第十三页,共36页。最终的球形和质量決定于1STBOND:BASETIMEBASEPOWERBASEFORCEDie线夹打开-WireClampOpen
第一焊点焊接階段第十四页,共36页。DIE线夹打开WIRECLAMPOPEN反向高度-RH焊头向上运动BONDHEADMOVEUP完成第一点压焊后,焊头上升到反向高度
第十五页,共36页。反向距离
线夹打开WIRECLAMP“Open”反向距离-RDDIEIEXY工作台运动X-YTABLEMOVEMENT第十六页,共36页。
焊头上升到线弧高度位置
DIE焊头向上运动BONDHEADMOVEUP线夹关上-WIRECLAMPCLOSE计算线长CalculatedWireLength线夹关上后,开始第一点压焊检测M/CSTARTTODOTHE1STBONDNONSTICKDETECTIONATLOOPTOPPOSITIONAFTERW/CCLOSE第十七页,共36页。搜索延遲
搜索延迟-XY工作台向第二压点移动-焊头不动SEARCHDELAY
-XYTABLEMOVETOWARDS2NDBOND-BHMOTIONLESS
DIE搜索延迟SEARCHDELAY
线夹关上WIRECLAMPCLOSE
第十八页,共36页。SYNCHRONOUSOFFSETDECSAMPLEOFFSETDIEARCMOTIONSD第二焊点搜索高度-2ndSch.High
第二焊点搜索速度-2ndSch.Speed线夹关上WIRECLAMPCLOSE线夹打开WIRECLAMPOpenatSearchPos.LeadXYZ移向第二压点搜索高度
第十九页,共36页。第二焊点接触階段
最初的楔形影响参數2ndbond:ContactTime(接触时间)
ContactPower(接触功率)
ContactForce(接触压力)DIELEAD线夹打开WIRECLAMPOPEN接觸壓力和預備功率Initialwedgeshapewillbeaffectedbyimpactforceandstandbypower
第二十页,共36页。第二压点焊接階段
最终的楔形质量決定于2ndbond:BaseTime(基础时间)
BasePower(基础功率)
BaseForce(基础压力)线夾打开WIRECLAMPOPEN第二十一页,共36页。焊头在尾丝高度
Lead线夹关上WIRECLAMPCLOSE尾丝长度Taillength完成第二点压焊后,焊头上升到尾丝高度,然后线夹关上Aftercompletedbondingof2ndbond,BHwillbeascendedto‘TailLength’position,andclosewireclamp第二十二页,共36页。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AfterWireClampCloseAtTailPosition,ItWillTearTheWireFromStitchAsBHContinueToAscendToFireLevel线夹关上WIRECLAMPCLOSE第二十三页,共36页。金球形成,开始下一個压焊过程
线夹关上WIRECLAMPCLOSE金球FAB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AfterBHReachFireLevelPositionAnd
AfterEFODelay,ASparkWillBeGeneratedToFormASymmetricalFAB打火杆E-Torch第二十四页,共36页。BSOB的應用:1.晶體橋接2.改善第二點不易黏3.弧度高度限制5.BSOB&BBOSBBOS:BONDBALLONSTICHBSOB:BONDSTICHONBALL第二十五页,共36页。BSOB時BONDHEAD的動作步驟:第二十六页,共36页。BallOffset:
設定範圍:-8020,一般設定:-60此項設定值球時,當loopbase拉起後,capillary要向何方向拉弧BSOB的二個重要參數:CapillaryCenterlineBallCenterlineBallOffsetdie的方向lead的方向設定值為正值: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Capillarycenter-60Capillarycenter60Ballcenter第二十七页,共36页。WireOffset55WireOffset65WireOffset452
ndBondPtOffset
此項是設定2銲點魚尾在BALL上的偏移距離,其單位是xyMotorStep=0.2um,一般設定:60此參數主要目的以確保2銲點魚尾與植球有最大的黏著面積BallCenterlineCapillaryCenterlineWireOffset0第二十八页,共36页。BSOBBALLBSOBBALL最佳BSOB效果最佳BSOB效果第二十九页,共36页。正常正常FAB過大,BASE參數過小BASE參數過大BALL過大,STICHBASE參數過小BALL過小,STICHBASE參數過大BSOB2ndstich不良第三十页,共36页。6.WirebondingloopQ-Loop‘M’–LOOPSquareLoopPENTALOOPLOOP有以下四種類型:第三十一页,共36页。序號參數名稱單位功能說明1ReverseHeight(RH)Step反向弧度高度(1Step=10um範圍:1-400step)2ReverseDistance(RD)Step反向拉弧距離(RD=%RH)如:圖13LoopHeightCorrection(LHC)Step弧度高度補償,LHC越大則弧度的金線越長(1step=10um範圍:25-1500um1–59mil
)如:圖24SearchDelay(SD)Dac搜尋延遲時間,拉弧路徑至最高點後所延遲的時間(範圍:0~60,主要控制LoopBase的一致性,典型的設定值為3)5Deceleration(DEC)Dac拉弧減速,DEC越小則弧度越緊,反之則否,主要
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