Wire-Bonding工艺以及基本知识

WireBonding技術入門WireBonding原理Bonding用WireBonding用Capillary焊接时序圖BSOB&BBOSWirebondingloop(線弧)Wirebond不良分析Preparedby:神浩Date:Nov.11th,2021编辑课件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原理编辑课件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。编辑课件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AuWire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%〕编辑课件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：编辑课件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编辑课件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编辑课件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。编辑课件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编辑课件FA〔FaceAngle〕0°→8°變更FA0°→8°的變更並未能增加WirePull的測試強度，但如以以下图所示，能夠增加2ndNeck部的穩定性。

FA：0°FA：8°编辑课件次序

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.焊接时序圖编辑课件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编辑课件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线夹翻开–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

编辑课件第一焊點接触階段最初的球形和质量決定于1STBOND：CONTACTTIMECONTACTPOWER,CONTACTFORCE,Die线夹翻开-WireClampOpen最初的球形影响参数:接觸压力和预备功率ImpactForceandStandbyPower编辑课件最终的球形和质量決定于1STBOND：BASETIMEBASEPOWERBASEFORCEDie线夹翻开-WireClampOpen第一焊点焊接階段编辑课件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

编辑课件反向距离

线夹打开WIRECLAMP“Open”反向距离-RDDIEIEXY工作台运动X-YTABLEMOVEMENT编辑课件

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编辑课件搜索延遲

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

编辑课件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

编辑课件第二焊点接触階段

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

编辑课件第二压点焊接階段

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编辑课件焊头在尾丝高度

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编辑课件拉断尾丝

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编辑课件金球形成，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编辑课件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编辑课件BSOB時BONDHEAD的動作步驟：编辑课件BallOffset：

設定範圍:-80

20,一般設定:-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编辑课件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编辑课件BSOBBALLBSOBBALL最正确BSOB效果最佳BSOB效果编辑课件正常正常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不良编辑课件6．WirebondingloopQ-Loop‘M’–LOOPSquareLoopPENTALOOPLOOP有以下四種類型：编辑课件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(