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1、2013年12月30日 星期一,金丝键合工艺基础培训 YSOD工艺设备部 李冲 2014.02,金丝键合工艺培训 1 键合原理及要求 2 键合意义 3 键合耗材的选择 4 球焊键合介绍 4.1 第一焊点 4.2 第二焊点 4.3 焊线模式 4.4 球焊设备 4.5 常见问题,1.键合原理,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.,金丝键合要求：1.注意焊盘的大小，选择合适的引线直径；2.键合时要选好键合点的位置；3.键合时要注意键合时成球的形状和键合强
2、度；4.键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度；,2.键合意义,键合目的:连接、导通 依照焊线图将已经黏附在导线架（Leadfream）上的晶粒（Die）焊垫（Bond Pad）焊上金线以便导线架外脚与内脚能够连接，使晶粒所设计的功能能够正常的输出。,一焊（Pad),二焊（Lead),金丝（gold wire),3 键合耗材,1.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
3、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.CD,劈刀规格,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,Chamfer径的影响,Chamfer Angle的影响,劈刀的选择,How To Design Your Capillary,TIP.Pad Pitch Pad pitch x 1.3 TIPHole.Wire Diameter Wire diameter+（0.30.5）WD=HCDPad size/open/1st Ball
4、CD+（0.4 0.6）WD=1st Bond Ball sizeFA&OR.Pad pitch(um)FA 100 0,4 90/100 4,8,11 90 11,15,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.球焊键合介绍,球焊键合四要素：,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,金丝键合动作,金球（gold ball
5、),pad,lead,FAB:自由球,自由球（FAB）：大小由机台设定结球参数决定,pad,lead,下降搜索焊盘,pad,lead,下降搜索焊盘,一焊的形成,pad,lead,下降接触焊盘,pad,lead,一焊的形成,pad,lead,heat,PRESSURE,Ultra Sonic Vibration,一焊的形成,pad,lead,Ultra Sonic Vibration,heat,PRESSURE,一焊的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,反向高度拉升,pad,lead,线弧的形成,反向高度拉升,pad,lead,线弧的形
6、成,反向高度形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,线弧的形成,pad,lead,heat,二焊的形成,Ultra Sonic Vibration,force,pad,lead,heat,heat,二焊的形成,force,Ultra Sonic Vibration,pad,lead,h
7、eat,heat,二焊的形成,force,Ultra Sonic Vibration,pad,lead,二焊的形成,截线,pad,lead,二焊的形成,截线,pad,lead,线尾的形成,扯线尾,pad,lead,Disconnection of the tail,放电烧球,pad,lead,Formation of a new free air ball,FAB:自由球,自由球（FAB)的形成回路,4.1 第一点键合（ball bond)：,基本工艺要求：1.焊球形状 球径(约3倍线径）球厚（0.81.0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
8、(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,4.2 第二点键合（stitch bond)：,基本工艺要求：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,4.3 焊线模式,Normal：正常球焊,BBOS：bond ball on stitch,BSOB：bond stitch on ball 应用：1.PT LD TO-CAN 自/手动金丝键合,4.4 球焊设备,Wetel国产球焊机,Kaijo FB-900/910全自动球焊机,Kaijo LWB3008全自动球焊机,4.5 常见问题,一焊异常&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,2.二焊异常&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&问题：金丝坍塌 金丝短路（碰线）金丝倒伏,4.其它：断线 颈部受损 金线受损,Thanks&The End,
