焊线机操作的基础

1、Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎目錄目錄銲線的銲線的種類種類結球銲線結球銲線(BALL BONDING) 的操作的操作結球銲線的實際操作結球銲線的實際操作Bonding用線材用線材Bonding用瓷嘴用瓷嘴銲線銲線技術（技術（製程製程技術）技術）附錄拉力測試時Pull位置的影響 附錄關於CRATERING 附錄關於電鍍銲線機操作的銲線機操作的基礎基礎Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎2銲線的銲線的種類種類Ball BonderWedge Bonder將半導體IC晶片上的接續電極與Package外部引出用端子之間，利用打線予以連接。將相連的金屬加熱，

2、以熱或超音波振動、或熱+超音波振動，使其接合。(源自於: SEAJ 半導體製造機台用語辭典)此方式是以降低打線溫度為目的所開發而成。為彌補因溫度低造成熱能減少，因此附加上超為彌補因溫度低造成熱能減少，因此附加上超音波能量音波能量打線溫度：前後打線溫度：前後低溫化熱壓著TPC方式使用線來銲線的技術，最早是在年代，由美國貝爾研究所的研究小組所確立，之後美國機台製造廠商開發手動式機台，將結球銲線的操作被實際應用，且普及的被採用至今。Wedge Bonding鋁Al、金Au線BALL BONDING金Au、銅Cu線WIRE BONDING超音波熱超音波熱壓著壓著方式方式Ver.1WIRE BONDIN

3、G PROCESS的基礎3熱壓著法與超音波熱壓著法的比較熱壓著法與超音波熱壓著法的比較接合要素接合要素之之比較比較接合接合時所需的時所需的物理物理性性効果比較効果比較項目熱壓著法超音波熱壓著法接合要素熱荷重銲針磨動VIB熱荷重超音波振動U.S.溫度高（300以上）較低（200前後）参考資料参考資料熱壓著法超音波熱壓著法接合所需的物理性効果（銲針磨動）優（超音波振動）塑性變形増大變形量増加空孔密度増大（銲針磨動）優（超音波振動）因温度使原子擴散定數増大優（高溫） 劣（較低溫）原子密度差距(濃淡斜率)増大劣 優（超音波振動）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎4銲線操作搜尋搜尋

4、動作動作在瓷嘴前端突出的線頂端形成金球，瓷嘴朝向銲點位置（PAD 表面）以低速（）下降。銲點銲點瓷嘴碰觸到銲墊表面後，依静荷重、超音波振動及溫度，使金球被 壓著在銲墊表面上。打線弧銲點完成後，瓷嘴朝銲點移動的過程中，瓷嘴上升約 ，釋出線弧形成時所需的金線長度。線弧形成線弧形成接著在瓷嘴從最高點朝銲點移動的過 程中，金線被瓷嘴吸入，連帶著多餘的線到 達銲點。銲點銲點到達銲點後，依静荷重、超音波振動 及溫度，使金線被壓著在LEAD表面。FEED UPFEED UP線尾產生線尾產生點銲線完成後，為了下次的打線時形 成所需的金球，既定的金線被釋出，上升 到SPARK的高度。金球金球形成形成瓷嘴上升至S

5、PARK高度後，因放電而使金線 前端形成金球。線弧形成線弧形成LEAD搜尋搜尋動作動作半導体晶片 銲點銲點金線釋出金線吸入金球金球形成形成線弧軌跡形成放電形成金球 焊點焊點FEED UPFEED UP線尾產生線尾產生無線弧控制之情形Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎5結球銲線的實際操作結球銲線的實際操作手段手段DIE BONDER DIE BONDER導線架導線架L/F基板基板接接著劑著劑半導半導體晶片體晶片烘烤烘烤線線瓷嘴瓷嘴打線打線技術技術（製程製程技術）技術）Ball BONDERBall BONDER（機台機台技術）技術）Ver.1WIRE BONDING PRO

6、CESS的基礎6主要主要特徴特徴等上述極佳的化學、機械特性本項資料、圖表等，自田中電子工業及日鉄MICRO METAL技術資料轉載BondingBonding用用金線金線金線的主要金線的主要特徴特徴在現今半導體組裝過程中超音波熱壓著打線方式為Ball Bonding的主流，而金線是最適合且不可或缺的半導體DEVICE封裝材料。u在大氣中或水中，化學性安定，不會氧化u在金屬中，延展性最佳、於打線時可使用加工至直徑（MICOR METER：）的超細線u不易吸收氣體u對於熱壓著打線，硬度最合適u其機械性的強度可承受樹脂封膠壓力u僅次於銀、銅的高導電性電阻比率（）的比較銀（.）銅（.）金（.）鋁（.）

7、Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎7電氣傳導性電氣傳導性（電流傳導容易） 影響金屬導電程度，也就是決定電子移動量的重要因素，包含金屬結晶中的自由電子數、金屬 結晶兩端的電位差、妨礙自由電子移動的阻抗等因素。 自由電子數，一般以價的金屬最多、導電性高。 結晶中兩端電位差越大，自由電子數越多，導電性也越高。 電氣阻抗越小，則移動電子數越増加、導電性也越高。自由電子自由電子相對於不能與原子或分子相離太遠的束縛電子，自由電子可在真空或物質中自由移動。 金屬中的傳導電子在傳導帶時就是自由電子，因與格子振動的相互作用，有說明導電、 熱傳導、比熱、磁性等特徴。電氣阻抗電氣阻抗施與在物體

8、一定電壓時，所通過的穩定電流為、則為該物體之電氣阻抗。截面積也一樣，在A中長度的線狀物體，A中的被稱做電氣阻抗率（電氣 阻抗比），是為單位的物理定數。 電氣阻抗中電流流通，則產生每單位時間發生*2的焦耳熱（）。用語解説Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎8在高純度（：）純金中添加特定的不純物質，以及在加工過程中的均勻擴散處理（熱處理：Anneal退火），可製造出具有各種特性之線種。BondingBonding用用金線金線金線的金線的製造製造過程範過程範例例（引用自田中電子工業綜合目錄）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎9用語解説壓壓延加工延加工 壓延加

9、工是指形成平板狀、某固定形狀、棒狀、管狀等的多功能加工法。依加工材料的溫度可分 為熱壓延與冷壓延。熱壓延是處理較大材料的壓延。 冷冷壓壓延延，因是在常溫下，當然絕對應力阻抗高，加工困難度也變高，但尺寸精準度較佳，可達到 成品表面完美的目的。 固定形狀材料的壓延，是在滾筒內沿著溝道成形，隨溝道形狀的依序變化，而逐漸接近成品的多 段式滾筒壓延。應力阻抗應力阻抗 從應力應變曲線，取得塑性應變的絶對値，及應力的絶對値，來表示關係時，是 在塑性變形時的材料特有數値。這數值就稱為應力阻抗。應力阻抗之應力阻抗之測定測定 材料應力阻抗之測定，有拉力測試、壓縮測試及硬度測試等等。其中最常做的測試是拉力測試，降伏

10、應力、或是耐力、拉力強度等特性外，伸展、壓縮 、加工硬化指數、r值等特性，都可由塑性變形求得。壓縮測試方面，雖然不像拉力測試時易發生中間細的狀況，但若不注意減少工具與材料間摩擦之 問題，會有Barreling的狀況發生。硬度測驗，其優點是可在細微部分測定，但需要誤差處理。Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎10除純度以外，金線要求以下機能尺寸精準度高（能控制在0.1um）u表面圓滑、有金屬光澤u表面無髒物、污垢u拉力強度、伸展率能達指定程度u捲線狀況少u在金線前端形成的球，其形狀一定且非常圓BondingBonding用用金線金線對金線之對金線之要求要求Ver.1WIRE

11、BONDING PROCESS的基礎11各Type的高溫特性與Loop高度的關係各Type線之強度一般線：Y, C, FA, M3, G低Loop用線 ：GL-2, GLD高強度線：GMG, GMH合金線：GPGBondingBonding用用金線金線BondingBonding用用金線列表金線列表（田中電子工業製金線範例有關其他公司的線，請參照目錄） Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎12o與高純度線做比較，在常温及高温時的機械性強度較高耐模流極優o在大氣中、可形成完整的圓球oInitial Ball本體的再結晶粒小o與高純度線比較、接合力高oBall Neck強度較強

12、o接合度提高與高純度線比較，電阻略高（.倍左右）合金線之特徴一般的機械性強度，在強度測試中可同時測定出斷裂強度（）與伸展率（）為因應近年來各種半導體封裝的應用，已投入開發純度（）（.）合金（Alloy）線的市場。BondingBonding用用金線金線合金合金線線（）（）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎13合金、高純度金線範例針對針對近年近年來來急速急速以以PitchPitch展開展開的的Fine Fine Pad Pad PitchPitch化化，提出提出下列要求下列要求各金線之詳細特點，請參照各公司之目錄在微小銲墊上打線 接合接合信賴性的提升信賴性的提升隨著線徑的細

13、小化 耐耐模模流性流性的改良的改良隨著線徑的細小化 改良改良金線金線強度強度要求開發新線種，擁有舊有高純度線所無法擁有的特性合金線高強度線田中電子工業,日鉄MICRO METAL,開發合金合金線線（）與 KEEP的高強度高強度線線BondingBonding用金線用金線合金合金線線（）（）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎14常溫（）與高溫（）的合金線與高純度線機械特性比較BondingBonding用用金線金線合金合金線線（）（）（以下引用田中電子工業合金（以下引用田中電子工業合金線線資料）資料）高純度線合金線合金線高純度線Breaking Load (gf)Breaking Load (gf)Elongation (%)Elongation (%)高高溫溫特性特性範