金丝键合工艺培训课件

2013年12月30日 星期一 金金丝键合工合工艺基基础培培训 YSOD工工艺设备部部 李冲李冲 2014.021a 金金丝键合工合工艺培培训 1 键合原理及要求合原理及要求 2 键合意合意义 3 键合耗材的合耗材的选择 4 球球焊键合介合介绍 4.1 第一第一焊点点 4.2 第二第二焊点点 4.3 焊线模式模式 4.4 球球焊设备 4.5 常常见问题 2a1.键合原理合原理 键合工艺：用导线将半导体芯片上的电极经过键合设备通过施加压力、机械振动、电能或热能等不同能量于接头处,形成连接接头的一种方法与外部引脚相连接的工艺，即完成芯片与封装外引脚间的电流通路.金金丝键合要求合要求：1.1.注意注意焊盘的大小，的大小，选择合适的引合适的引线直径；直径；2.2.键合合时要要选好好键合点的位置；合点的位置；3.3.键合合时要注意要注意键合合时成球的形状和成球的形状和键合合强度；度；4.4.键合合时要要调整好整好键合引合引线的高度和跳的高度和跳线的成的成线弧度；弧度；3a2.键合意合意义键合目的合目的:连接、接、导通通 依照依照焊线图将已将已经黏附在黏附在导线架（架（Leadfream）上的晶粒（上的晶粒（Die）焊垫（Bond Pad）焊上金上金线以以便便导线架外脚与内脚能架外脚与内脚能够连接，使晶粒所接，使晶粒所设计的的功能能功能能够正常的正常的输出。出。一一焊焊（PaPad)d)二二焊焊（Lead)Lead)金丝（gold wire)4a3 键合耗材合耗材1.金金丝（gold wire)1）金丝按直径分类：30um&25um&18um 2）金丝按供应商分类：国产金丝&进口金丝 3）金丝主要特性：a.纯度 b.拉断力 (BL)c.延展率（EL)2.劈刀（capillary)1）劈刀是根据产品的实际情况而选取 2）劈刀选取的好坏直接决定焊线（一焊&二焊）的外观和产品性能 3）劈刀都是有使用寿命（500k）4）劈刀的主要尺寸 a.Hole d.FA b.Tip c.CD5a劈刀规格6a劈刀的选择Hole径(H)Hole径是由規定的Wire径(WD)来决定标准是Wire径的1.31.5倍7aChamfer径的影响8aChamfer Angle的影响9a劈刀的选择TIP.Pad Pitch Pad pitch x 1.3 TIPHole.Wire Diameter Wire diameter+（0.30.5）WD=HCDPad size/open/1st Ball CD+（0.4 0.6）WD=1st Bond Ball sizeFA&OR.Pad pitch(um)FA 100 0,4 90/100 4,8,11 90 11,1510a 球焊键合，它的工作原理是通过热、压、及超声功率（超声波信号发生器产生超声驱动压电换能器，由换能杆放大后经劈刀作用于键合点，使用金丝完成芯片与基板之间的连接。4.4.球球焊键合介合介绍球球焊键合四要素：合四要素：关键要素：振幅大小及振荡频率(POWER)焊接压力(FORCE)焊接时间(TIME)决定金球形状以及焊接的可靠性辅助要素：焊接温度(TEMPERATURE）：加强键合是分子之间的扩散，有利于焊接11a金丝键合动作12a金球（gold ball)padpadleadleadFAB:FAB:自由球自由球自由球（自由球（FABFAB）：大小由机台）：大小由机台设设定定结结球参数决定球参数决定13apadpadleadlead下降搜索下降搜索焊盘焊盘14apadpadleadlead下降搜索下降搜索焊盘焊盘15a一一焊的形成的形成padpadleadlead下降接触下降接触焊盘焊盘16apadpadleadlead一一焊的形成的形成17apadpadleadleadheatheatPRESSUREPRESSUREUltra Ultra Sonic Sonic VibrationVibration一一焊的形成的形成18apadpadleadleadUltra Ultra Sonic Sonic VibrationVibrationheatheatPRESSUREPRESSURE一一焊的形成的形成19apadpadleadlead线弧的形成弧的形成20apadpadleadlead线弧的形成弧的形成21apadpadleadlead线弧的形成弧的形成反向高度拉升反向高度拉升22apadpadleadlead线弧的形成弧的形成反向高度拉升反向高度拉升23apadpadleadlead线弧的形成弧的形成反向高度形成反向高度形成24apadpadleadlead线弧的形成弧的形成25apadpadleadlead线弧的形成弧的形成26apadpadleadlead线弧的形成弧的形成27apadpadleadlead线弧的形成弧的形成28apadpadleadlead线弧的形成弧的形成29apadpadleadlead线弧的形成弧的形成30apadpadleadlead线弧的形成弧的形成31apadpadleadlead线弧的形成弧的形成32apadpadleadlead线弧的形成弧的形成33apadpadleadlead线弧的形成弧的形成34apadpadleadlead线弧的形成弧的形成35apadpadleadlead线弧的形成弧的形成36apadpadleadleadheatheat二二焊的形成的形成Ultra Ultra Sonic Sonic VibrationVibrationforceforce37apadpadleadleadheatheatheatheat二二焊的形成的形成forceforceUltra Ultra Sonic Sonic VibrationVibration38apadpadleadleadheatheatheatheat二二焊的形成的形成forceforceUltra Ultra Sonic Sonic VibrationVibration39apadpadleadlead二二焊的形成的形成截截线线40apadpadleadlead二二焊的形成的形成截截线线41apadpadleadlead线尾的形成尾的形成扯扯线线尾尾42apadpadleadleadDisconnection of the tail放放电烧电烧球球43apadpadleadleadFormation of a new free air ballFAB:FAB:自由球自由球44a自由球（自由球（FAB)的形成回路的形成回路45a4.1 第一点第一点键合（合（ball bond)：基本工基本工艺要求：要求：1.焊球形状 球径(约3倍线径）球厚（0.80.81.0倍线径）球形（有良好的劈刀孔形状）2.键合强度 拉力4g（测试点：线弧最高点）推力25g(测试点：金球厚度1/3处）3.无弹坑：焊盘完整无破损4.焊球位置精度 焊点位置必须职焊盘以内，不能超出焊盘大小，防止短路 46a4.2 第二点第二点键合（合（stitch bond)：基本工基本工艺要求：要求：1.二焊形状：良好的鱼尾形状不能有裂缝2.拉力强度：达到金丝拉力要求3.线弧高度：不能紧绷高度适中4.线弧外形：有直立的距离，圆滑5.二焊位置：在指定范围内 47a4.3 焊线模式模式Normal：正常球焊BBOS：bond ball on stitchBSOB：bond stitch on ball 应用：1.PT LD TO-CAN 自/手动金丝键合 48a4.4 球球焊设备Wetel国国产球球焊机机Kaijo FB-900/910全自全自动球球焊机机Kaijo LWB3008全自全自动球球焊机机49a4.5 常常见问题1.一一焊异常异常&问题：一焊焊不上&球脱 一焊焊偏&金球短路 球大&球小&球变形 掉金&弹坑 2.二二焊异常异常&问题：二焊焊不上&二焊翘起 二焊焊偏 锁球&植球不良 有尾丝&尾丝过长 3.线弧异常弧异常&问题：金丝坍塌 金丝短路（碰线）金丝倒伏 4.其它：其它：断线 颈部受损 金线受损 50a Thanks&The End51a