Wire-Bonding工艺以及基本知识.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,(,1),CONFIDENTIAL,Wire Bonding,技術入門,Wire Bonding,原理,Bonding,用,Wire,Bonding,用,Capillary,焊接时序圖,BSOB&BBOS,Wire bonding loop(,線弧),Wire bond,不良分析,Prepared by:,神浩,Date:Nov.11,th,2009,(,1),Wire Bonding-,引線鍵合技術,Wire Bonding,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,Wire Bonding,的分類,按工藝技術：,1.球形焊接（,ball bonding)2.,楔形焊接 (,wedge bonding),按焊接原理：,1.熱壓焊,300-500,無超聲,高壓力,引線：,Au,2.超聲焊,室溫,有超聲,低壓力,引線：,Al、Au,3.熱超聲焊,100150,有超聲,低壓力,引線：,Au,IC,封裝中電路連接的三種方式：,倒裝焊（,F,lip chip bonding),載帶自動焊（,TAB-tape automated bonding),引線鍵合（,wire bonding),1,Wire Bonding,原理,(,1),Wire Bonding,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。,(,1),2,Bonding,用,Wire,Au WIRE,的主要特性：,具有良好的導電性，僅次於,銀、銅,。,电阻率,（,）,的,比較,Ag（）Cu（）Au（）Al（）,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,Au,Wire,直径,为,23,，25,，30,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（4,N：99.99,%）,(,1),3Bonding,用,Capillary,Capillary,主要的尺寸,：,H：Hole Diameter(Hole,径),T：Tip Diameter,B：Chamfer Diameter(orCD),IC：Inside Chamfer,IC ANGLE：Inside Chamfer Angle,FA：Face Angle(Face,角),OR：Outside Radius,H,WD,Hole,径（）,Hole,径,是由规定的,Wire,径（,Wire Diameter,),来,決定,H=,1.21.5WD,Capillary,的選用：,(,1),15(15,XX)：,直徑1/16,inch（,約1.6,mm)，,標準氧化鋁陶瓷,XX51：capillary,產品系列號,18：Hole Size,直徑為0.0018,in.（,約46,m）,437：capillary,總長0.437,in.(,約11.1,mm）,GM：capillary tip,無拋光;(,P：capillary tip,有拋光）,50：capillary tip,直徑,T,值為0.0050,in.,（,約127,m）,4：IC,為,0.0004 in.（,約10,m）,8D：,端面角度,face angle,為 8,10：外端半徑,OR,為0.0010,in.（,約25,m）,20D：,錐度角為20,CZ1：,材質分類，分,CZ1,CZ3,CZ8,三種系列,1/16 inch,總長,L,(,1),Capillary,尺寸對焊線品質的影響：,Chamfer,径（）,Chamfer,径,过于大的话,、,Bonding,強度,越弱，易造成虛焊.,CD,CD,(,1),Chamfer,角（,ICA,）,Chamfer,角：小,Ball Size：,小,Chamfer,角：大,Ball Size：,大,CD,CA:70,(Degree),MBD,Smaller CD,Smaller MBD,CD,CA:120,(Degree),MBD,Bigger CD,Bigger MBD,Chamfer Angle：90,Chamfer Angle：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,。,(,1),2,nd Neck,部,Crack,発生,荷重,过,度,附加,接,触,面,导致破损,Hill Crack,発生,OR（Outer Radius）,及,FA（Face Angle）：,对,Hill Crack、Capillary,的,OR（Outer Radius）,及,FA（Face Angle）,的數值是重要影響因素,(,1),FA（Face Angle）,08變更,FA,08的變更並未能增加,Wire Pull,的測試強度，,但如下图所示，能夠增加,2,nd Neck,部,的穩定性。,FA：,0,FA：8,(,1),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,(,1),焊头動作步驟,焊头在打火高度(复位位置),线夹 关闭,Wire Clamp Close,空气中的金球,Free Air Ball,瓷嘴-,Capillary,(,1),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,FAB Capture Within The Chamfer Diameter of Capillary During Descending Motion,FAB Pull Upwards by Air Tensioner,Die,线夹 打开,Wire Clamp Open,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,At Search Height Position Bond Head Switch to Constant Speed(Search Speed)to Search For Contact,第一焊点搜索速度1,st Search Speed 1,第一焊点搜索高度1,st Search Height,焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度,(,1),第一焊點接触階段,最初的球形和质量決定于,1ST BOND：,CONTACT TIME,CONTACT POWER,CONTACT FORCE,Die,线夹打开-,Wire Clamp Open,最初的球形影响参数:,接觸压力和预备功率,Impact Force and Standby Power,(,1),最终的球形和质量決定于,1ST BOND：,BASE TIME,BASE POWER,BASE FORCE,Die,线夹打开-,Wire Clamp Open,第一焊点焊接階段,(,1),DIE,线夹 打开,WIRE CLAMP OPEN,反向高度-,RH,焊头向上运动,BOND HEAD MOVE UP,完成第一点压焊后,焊头上升到反向高度,(,1),反向距离,线夹打开,WIRE CLAMP“Open”,反向距离-,RD,DIE,IE,XY,工作台运动,X-Y TABLE MOVEMENT,(,1),焊头上升到线弧高度位置,DIE,焊头向上运动,BOND HEAD MOVE UP,线夹关上-,WIRE CLAMP CLOSE,计算线长,Calculated,Wire Length,线夹关上后,开始第一点压焊检测,M/C START TO DO THE 1ST BOND NON STICK DETECTION AT LOOP TOP POSITION AFTER W/C CLOSE,(,1),搜索延遲,搜索延迟,XY,工作台向第二压点移动,焊头不动,SEARCH DELAY,XY TABLE MOVE TOWARDS 2ND BOND,BH MOTIONLESS,DIE,搜索延迟,SEARCH DELAY,线夹关上,WIRE CLAMP CLOSE,(,1),SYNCHRONOUS OFFSET,DEC SAMPLE OFFSET,DIE,ARC MOTION,SD,第二焊点搜索高度-2,nd Sch.High,第二焊点搜索速度-2,nd Sch.Speed,线夹关上,WIRE CLAMP CLOSE,线夹打开,WIRE CLAMP Open at Search Pos.,Lead,XYZ,移向第二压点搜索高度,(,1),第二焊点接触階段,最初的楔形影响参數,2nd bond：,Contact Time（,接触时间）,Contact Power（,接触功率）,Contact Force（,接触压力）,DIE,LEAD,线夹打开,WIRE CLAMP OPEN,接觸壓力和預備功率,Initial wedge shape will be affected by impact force and standby power,(,1),第二压点焊接階段,最终的楔形质量決定于,2nd bond：BaseTime（,基础时间）,Base Power（,基础功率）,Base Force（,基础压力）,线夾打开,WIRE CLAMP OPEN,(,1),焊头在尾丝高度,Lead,线夹关上,WIRE CLAMP CLOSE,尾丝长度,Tail length,完成第二点压焊后,焊头上升到尾丝高度,然后线夹关上,After completed bonding of 2nd bond,BH will be ascended to Tail Length position,and close wire clamp,(,1),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,After Wire Clamp Close At Tail Position,It Will Tear The Wire From Stitch As BH Continue To Ascend To Fire Level,线夹关上,WIRE CLAMP CLOSE,(,1),金球形成，开始下一個压焊过程,线夹关上,WIRE CLAMP CLOSE,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,After BH Reach Fire Level Position And,After EFO Delay,A Spark Will Be Generated To Form A Symmetrical FAB,打火杆,E-Torch,(,1),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&BBOS,BBOS:BOND BALL ON STICH,BSOB:BOND STICH ON BALL,(,1),BSOB,時,BOND HEAD,的動作步驟：,(,1),Ball Offset：,設定範圍:-80,20,一般設定:-60,此項設定值球時，當,loop base,拉起後，,capillary,要向何方向拉弧,BSOB,的二個重要參數：,Capillary Center line,Ball Center line,Ball Offset,die,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,Capillary center-60,Capillary center 60,Ball center,(,1),Wire Offset 55,Wire Offset 65,Wire Offset 45,2,nd Bond Pt Offset,此項是設定2銲點魚尾在,BALL,上的偏移距離，其單位是,x y Motor Step=0.2 um，,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,Ball Center line,Capillary Center line,Wire Offset 0,(,1),BSOB BALL,BSOB BALL,最佳,BSOB,效果,最佳,BSOB,效果,(,1),正常,正常,FAB,過大，,BASE,參數過小,BASE,參數過大,BALL,過大，,STICH BASE,參數過小,BALL,過小，,STICH BASE,參數過大,BSOB 2nd stich,不良,(,1),6,Wire bonding loop,Q-Loop,M LOOP,Square Loop,PENTA LOOP,LOOP,有以下四種類型：,(,1),序號,參數名稱,單位,功能說明,1,Reverse Height(RH),Step,反向弧度高度,(,1,Step=10um,範圍,:1-400,step,),2,Reverse Distance(RD),Step,反向拉弧距離,(,RD=%RH,),如：圖1,3,Loop Height Correction(LHC),Step,弧度高度補償,，LHC,越大則弧度的金線越長,(1,step=10um,範圍,:25-1500,um 1 59,mil,）,如：圖2,4,Search Delay(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,Loop Base,的一致性，典型的設定值為,3）,5,Deceleration(DEC),Dac,拉弧減速，,DEC,越小則弧度越緊，反之則否，主要控制線弧彈道的中間部份,。,（,範圍:0 96,）,6,Sync offset,Dac,線尾拉弧補償，與,DEC,相近，越小則線尾弧度越緊，反之則否,（範圍,:-16 32,，典型的設定值為,3,）,7,Reverse Distance Angle（RDA),Dac,是设定所折的角度大小，,放,“,-,”,则,角度会变比较尖，放“,+,”则角度会比较圆滑。,（,範圍:-90 90,）,如：圖3）,Q-LOOP,輪廓及參數說明：,(,1),Reverse Distance Angle,功能在定義,Reverse Distance,方位,注意:假如反向拉弧的角度超過20度，可能會產生,neck crack,圖1,圖2,圖3,(,1),不好,不好,好,好,(,1),7,Wire bond,不良分析,Wire bond,品質不良,人,支架方向放反,支架在機台焊接區放置太久,拿取支架動作不正確，將線弧壓倒,Bond base,參數設定不良,法,Loop base,參數設定不良,環,ESD,超標,機台預熱溫度超標,CLAMP,按裝不良，,Bonding,時支架有鬆動,機,Transduce force,不穩定,機台未保養，,wire clamp、Au wire,氣夾污染,Au wire,不良、污染,料,Capillary,到使用壽命未及時更換,Die bond,不良，缺膠、晶片粘膠、固雙晶,Lead frame,氧化、污染,plasma,清洗效果不佳,(,1),THE END,Thanks,(,1),