半导体连接线培训

1、WIRE BONDER 培训培训 Wire Bond工程是Lead Frame上的Chip与Lead Frame之间用Gold Wire连接的工程.Wire Bond的方式 TCB (Thermo Compression Bonding) 利用Temp、Force、Time三种参数进行的热压着方式. TSB (Thermo Sonic Bonding) 现阶段一般使用的Bonding方式.即除Temp、Force、Time三个要素以外, 追加超声波振动的方式.利用Ultrasonic Energy,实现高速度、高质量的 Bonding方式.次目次目设备概要设备概要2 . Bonding 过程过

2、程3 . Wire Bonding用用Capillary4 . Cut Wire Clamp & Spark Rod调整调整5 . Wire Pull Test Position6 . Wire Bond的安定化的安定化 Bonding head XY 工作台 搬运器 Loader Unloader Wire 供给 监视器台 控制面板 框架 (控制箱)1.设备构造设备构造WORK TOUCHPAD 表面清洁度Bonding部位 L/F是否变形变形后 影响Bonding部位的固定Al/Au原子的扩散 增大提高Bonding时的结合能力提高原子之间的再结合能力Initial BallPAD

3、 材质软化 塑性 增大加热Ultrasonic Energy超声波振超声波振动动荷重荷重原子之原子之间间的的扩扩散接合散接合超声波热压接方式的理论基础超声波热压接方式的理论基础2-1. BALL BONDING 的过程的过程12345678Z-Axis Moving1st Tool HeightZ-Axis Origin Height1st Search l Height2nd Tool Height2nd Search l HeightFeed UpSpark UpSpark HeightUSPressCut ClampSpark1st US Time2nd US Time1st Bond

4、Press1st Search Press2nd Search Press2nd Bond PressFeedSpark PowerSpark Time2-2. Bonding Parameter & TimingWD : Wire Diameter (WIRE 直径)H : Hole Diameter (Hole 直径)CD : Diameter (CHAPER 直径)CA : Chamfer Angle (CHAMFER 角度)OR : Outer Radius (Outer 半径)FA : Face Angle (FACE 角度)T : Tip 3 3BONDINGBONDING

5、用用 CAPILLARYCAPILLARY3 3CAPILLARYCAPILLARY各部位介绍各部位介绍 （参照参照 SPT SPT 及及 PECOPECO 的设计标准的设计标准) )FAHCDTCAWDORCapillary 的各部位的设计分别决定了 CHIP的PAD部位及L/F的STITCH SIZE部位的Bonding状态.HWD3-2. Capillary各部位的设计规格各部位的设计规格 在在Bonding过程中所起的作用过程中所起的作用H: Hole Diameter (Hole 直径) WD: Wire Diameter (Wire 直径) Hole的直径通常为Wire直径的1.3

6、1.5倍. 其数值决定了Ball Neck部位的直径.TT: Tip Diameter (Tip 直径) Tip直径最直接影响2nd 部位的Bonding表面 积 Tip Diameter大 2nd Stitch面积大FABICAFAB: Free Air Ball (Initial Ball)Initial Ball的直径通常设定为Wire直径的22.5倍.CD: Chamfer Diameter影响Ball Size & Ball形状ICA: Inside Chamfer Angle (内切面 角度)影响Ball的粘接面积和2nd处的Stitch面积 MBD: Ball Diame

7、terBall的直径为内切面(CD)的11.2倍CDMBDFA FA: Face Angle OR: Outer Radius Capillary的FA & OR规格是影响2nd部位 Bonding形状的主要因素. 应该根据Lead Frame的材质及表面的平坦程度 选择最适合FA & OR规格.OR3-3. CAPILLARY PART NUMBER SYSTEMHOW TO ORDER举例介绍Capillary Part Number1570 17 437 GM -20DA. Shank StyleB. Capillary SeriesC. Hole SizeD. Tool

8、 LengthE. Tip FinishJ. Optional Cone AngleA.: Capillary躯干部分的类型B.:Capillary系列号C.:Capillary躯干部分的内径D.:Capillary的长度E.:Capillary尖端的表面工艺J. :可选择的锥形角度 Capillary Tip 表面工艺现在我们公司所使用的Capillary Tip表面的工艺分为GM和P两种GM: 表面粗糙 优点: 在Bonding时,可以更好的传递超声波能量,提高Bonding的效果. 缺点: Capillary Tip表面粗糙,容易附着空气中的灰尘及异物,影响Bonding效果,降低使用寿

9、命.P: 表面光滑 优点: 不易附着灰尘和异物. 缺点: 对于超声波的传递效果要差一些. o o : 共振周波数, :HORN内音数,: 波长 例）o : 100kHz, v : 4,920m/sec, : 49.2mm TRANSDUCER的构造和特性（振动子 和 HORN的 振动分布）振幅 : B = A(1/2)振幅比（扩大比）1/21/2/2振幅 : A/2Node0(-)(+)AA2超声波HORNBLT振子3-4. 超声波在超声波在Bonding过程中的应用过程中的应用System BlockCAPILLARY的 振动分布超声波发生器TRANSDUCERCAPILLARYTRANSD

10、UCER- 0 +超声波振动CAPILLARY TIP 部位的振幅最大CAPILLARY* *重要：超重要：超声声波振動波振動的的安定化安定化Torque WrenchTorque Wrench装配Capillary时拧紧Screw,管理TorqueTool冶具冶具管理安装Capillary的長度,专用JIG.3-5. 超声波振动在超声波振动在Capillary上的传递方式上的传递方式4-1. Wire Clamp调整方法调整方法1.准备 必要JIG: Tension Gauge (150g) : 示波器 : 扩展板 (HDV-550 )2. VCM Cooling 调整 确认空气由V-COO

11、L中喷出. 移动Z轴,使其位置处于”-4500”.3. 负载修正4-1-1. 闭合负载修正闭合负载修正 (注意) 执行Wire Clamp的程序. 【Close Load】ClampTension Gauge 闭合负载表示Clamp由闭合状态到打开状态所需的力.4 . Cut Wire Clamp & Spark Rod调整调整 参数设定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED 如下设定: CLAMP CLOSE: * g 80 g Manual模式下,使用W/C键 执行闭合Clamp的操作. 调整VR2 使Tension Gauge的测量结果达到”80g5g”. 参数设

12、定 CLAMP CLOSE: * g 10 g Manual模式下,使用W/C键 执行闭合Clamp的操作. 调整VR3 使Tension Gauge的测量结果达到”10g2g”. 重复步的操作,直至达到满意的测量结果.4-1-2. Open Load 修正修正 【Open Load】ClampTension Gauge Open Load表示Clamp由打开状态到闭合状态所需的力. 参数设定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED 如下设定: CLAMP OPEN: * g 60 g Manual模式下,使用W/C键 执行打开Clamp的操作. 调整VR1 使Tension G

13、auge的测量结果达到”60g5g”. 参数设定 CLAMP OPEN: * g 10 g Manual模式下,使用W/C键 执行打开Clamp的操作. 调整VR4 使Tension Gauge的测量结果达到”10g2g”. 重复步的操作,直至达到满意的测量结果.4-1-3. Load 设定设定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED CLAMP OPEN: * g 60 g CLAMP CLOSE: * g 80 g4-1-4. Intermediate Load Time 按如下方式连接示波器: CH1: TP (WC+) HDV-550 GND: TP HDV-550 调整

14、VR12 使的值为”1.5ms0.05ms”. 调整VR11 使的值为”1.5ms0.05ms”. 201CH1: 2V/div TIME: 500us2CH1: 2V/div TIME: 500us4-1-5. Intermediate Load 调整调整1 按如下方式连接示波器: CH1: TP (WC+) HDV-550 CH2: TP (OUT) HDV-550 GND: TP HDV-5502011按下列条件模拟设定KEYSUBMAINTENNANCEHEAD1W/C OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g Interval: 100 ms4-1-5-1. Cut Cl

15、amp OPEN 调整调整将的值分别设定为”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”这九个数值来确认波形.从中选定波形振幅最小的所对应的数值. 再将选定的数值2g 重复进行波形确认,从而选定最适合的参数值.Cut Clamp Open状态下的波形Open状态下的有效波形CH1: 2V/divCH2: 200mV/divTIME: 500us4-1-5-2. Cut Clamp CLOSE 调整调整将的值分别设定为”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”这九个数值来确认波形.从中选定波形振幅最小的所对应的数值. 再将选定的数值2g 重复进行波形确认,从而选定最适

16、合的参数值.Cut Clamp Close状态下的波形CH2CH1Close状态下的有效波形CH2CH14-1-5-3. Intermediate Load 调整调整KEYMAIN1.BONDING SET UPFEEDCLAMP OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g 打开”FEED”菜单,把通过示波器确认后选定的参数值填入相应的”和”中 标准的Cut Wire Clamp设定是保证稳定的Wire Feed量的关键. 4-2. EFO装置的概述装置的概述4-2-1. EFO-301NF 输出连接回路输出连接回路EFO-301NFHCS-550High Voltage WireT

17、orch Rod (-HV)Cut ClampGold WireAC 100V4-2-2. Spark Rod 调整调整下面介绍spark rod, gold wire, capillary的位置调整Gold WireSpark RodCapillary700um (Feed Amount)900um (Spark Height)Wire Pull Test的目的 BondingBonding側側的的評価評価Ball Bonding的強度Ball Neck部的強度再結晶領域的強度Reverse動作的影響 BondingBonding側側的的評価評価Stitch Bonding的強度Hill部的

18、強度5-1. Wire Pull Test的目的的目的 5 . Wire Pull Test Position12F FF2F1F F1 1 = = SinSin1 1 + cos + cos 1 1 tantan2 2F F F F2 2 = = SinSin2 2 + cos + cos 2 2 tantan1 1F F Pull Position在Top附近时得到的Pull Strength : 、与1无关，因为接近与90deg.FF1 、作为Breaking Mode C（在Wire部）Pull Position接近Center时F1F2 ,因为角度12。在Pull Position上

19、进行Pull Test时、Break的位置是Ball Neck部或者Stitch Bond部的弱的部位Pull Strength : 、假设1st Bond側的力为 F1、側的力为 F2.5-2. Wire Pull Position通常Pull Test的位置 Loop Top (Wire形状的最高处) 在Wire Top附近的Pull Test,用来评价Ball Neck部位的Pull强度. 此时的1 90根据前面的公式可以得出:F1F;可以较准确的对Ball Neck部位的Bonding 状态作出判断. Wire Span (1st 与 2nd 的中心位置) 为了得到更加全面的、精度更高

20、的Pull Test结果,采用Wire Span Pull Test. 这时的Pull Test结果会综合Wire Loop、Wire Length、Chip Height等种种因素对Wire Pull强度的影响,从而得到更为精确的结果. Lead (在靠近2nd Bonding处) 在Lead Bond部位附近进行Pull Test,用来评价2nd Stitch Bond部位的Pull强度. 此时的2 90根据前面的公式可以得出:F2F;可以较准确的对Ball Neck部位的Bonding 状态作出判断.5-3. Pull Test的位置及各部位的位置及各部位Test的作用的作用6-1. 资

21、材资材 (Chip电极、电极、L/F表面状态表面状态)Chip电极、L/F表面不能污染、变色。原资材不能长时间暴露在外.N2 Gas中保管 . Chip Chipping & L/F变形与否 Cure Oven清洁状态.(Gas污染) 作业人员的Mask、Finger Court的佩带状态.(防止人为污染) 6-2. Au Wire & Capillary针对不同的Device, 选择最佳的Au Wire 和 Capillary型号.Loop Height 由Au Wire的特性决定. 对于低Loop要求的Device, 需要在Low Loop 模式下进行调整.Capillary Tip形状最优化. Chamfer Diameter、Inside Chamfer Angle、Hole Diameter均直接影响1st Bo