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WIRE BONDER教育资料教育资料 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 材质软化塑性增大加热Ultrasonic Energy超声波振超声波振动荷重荷重原子之原子之间的的扩散接合散接合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 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1.31.5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 DiameterBall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 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TRANSDUCERCAPILLARYTRANSDUCER-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 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-COOL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 Gauge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 Clamp 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 WireTorch 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 Bond状态.Face Angle、Outer Radius 影响2nd Stitch Bond状态.6.Wire Bonding的安定化的安定化Capillary Life Time最优化.Capillary Change标准化.专用Torque Wrench&Tool JIG 使用.确保Capillary Tip部位超声波振幅最优化.6-3.Wire BonderBonding条件最优化选择最适合的US Power、Weight、Time、Heater Block温度条件.Clamp专用化根据不同的L/F形状,以及Bonding部位的差异,选择最适合的Clamp.如果Bonding部位的L/F固定不稳,将减弱Ultrasonic Energy的传递,从而影响 Bonding的效果(Ball强度,Ball Size).1.保管Spool或运输时为防止由于冲撞而Wire自解,应按如图一样的状态放置2.打开Case时右手抓住Spool Case,左手抓Spool Case盖 3.Spool Case打开时注意防止Spool冲撞4.左手放在Spool内部孔穴里用手指从Spool Case抓Spool5.Start Tape用Tweezab注意不能对Wire有损伤地小心挪出6.安装在Wire Bonder1.Wire缠着 的Spool受到冲撞时 会出现如图所示的现象2.用Tweezer去除Start Tape时因不注意可能发生如图所示的Wire DamageMaker:HERAEU 30m(1.2mm)Gold Wire 保管保管&使用方法使用方法注意事项注意事项