9微电子封装技术第2讲

微电子封装技术第二讲：

芯片怎么封装什么是引线键合用金属丝将芯片的I/O端（innerleadbondingpad:内侧引线端子）与对应的封装引脚或者基板上布线焊区（outerleadbondingpad:外侧引线端子）互连，实现固相焊接过程，采用加热、加压和超声能，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形，界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点，键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等，金属细丝是直径通常为20～50微米的Au、Al或者Si－Al丝。

低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片互连的主要工艺方法，用于下列封装：

·陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片

·陶瓷和塑料(CerQuadsandPQFPs) ·芯片尺寸封装(CSPs) ·板上芯片(COB)应用范围芯片互连例子采用引线键合的芯片互连两种键合焊盘球形键合楔形键合

引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中最常使用的方法。主要的引线键合技术有超音波接合（UltrasonicBonding,U/SBonding）、热压接合(ThermocompressionBonding,T/CBonding)、与热超音波接合(ThermosonicBonding,T/SBonding)等三种。三种键合（焊接、接合）方法

楔形键合其穿丝是通过楔形劈刀背面的一个小孔来实现的，金属丝与晶片键合区平面呈30～60°的角度，当楔形劈刀下降到焊盘键合区时，楔头将金属丝按在其表面，采用超声或者热声焊而完成键合。球形键合过程1、毛细管(capillary)与焊盘(bondpad)对准，把金线末端生成半径为1.5～2倍金线半径的球状突起和毛细管口贴紧。2、毛细管降下，球状突起与焊盘接触，综合压力、加热能量等使球状突起变形成为焊点形状。3、单点键合完成后，毛细管升起，金线从毛细管中抽出，随毛细管移动到第二个焊盘上方。4、当毛细管移到位后，用与焊第一点类似的技术，在衬底上形成楔形压痕。5、毛细管上升，离开衬底。到某一预定高度，金线被夹紧，毛细管继续上升。金线在最细处被拉断。6、新的球状突起在金线末端形成。一般使用电火花技术。键合过程结束。准备下一键合过程。

键合接头形貌球形键合第一键合点第二键合点楔形键合第一键合点第二键合点Assembly-WireBondingThebondpadsareconnectedtotheleadframefingersbygoldwireusingawirebonder.LeadframeDieWirebond邦定引线键合（WireBonding）键合材料金属丝材料：Au、Al和Si-Al丝；金属丝直径：数十微米至数百微米；焊接方式：按焊接能量分：热压焊、超声焊和热声焊三种。超声波：60～120kHz热压焊的键合温度：280～380ºC，键合时间：1s超声焊的键合时间：25ms，超声波振动频率：60～120kHz键合温度：70～80ºC热声焊150～200ºC，键合时间：5~20ms按键合工具的形状分：球形键合和楔形键合。材料选择键合材料要有一定的扩散常数，达到一定的焊接强度，但是不要在工作寿命内生长太多：Gold-copper键合不要用于高温应用场合。Gold－Gold键合非常可靠。Gold－Ag键合的长期高温可靠性好。Silver-Al的应用要小心。Aluminum－nickel键合在各种环境下都比较可靠。Aluminum—aluminum键合非常可靠。铜丝具有经济和在塑封过程中抗晃动的能力等优点。键合表面的Ni、Cu和Cr的使用要小心。应用－1

超细间距（60µm）QFP封装的键合

低弧度键合25µm接地键合：球/楔叠层键合应用－2应用－3超细间距楔形键合40µm间距的第一和第二键合点40µm键合弧度.短线接地，长线接引脚.复合多次键合常常用于3D/叠装的晶片键合引线键合指南第二键合接头比较球形键合接头DRAMCSP与WLCSP的封装成本与芯片成本的大致比例

WL-CSP与传统的封装方式