成都电子机械高等专科学校
毕业论文
研究引线键合工艺及其影响因素
＿＿着重金丝球键合分析
内容提要
引线键合就是用非常细小的线把芯片上焊盘和引线框架(或者基板)连接起来的过程。金线焊接工艺，是引线键合工艺的一种。它是利用金线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上的工艺过程。本文主要探讨集成电路封装中金丝球键合工技术以及影响因素。 关键字引线键合工艺热超声焊球形焊接步骤引线键合线弧技术影响因素 WB与塑封的关系
目录
绪论
一
………………………………………………………集成电路封装测试工艺流程简介
▲前道工艺▲后道工艺
贴膜注模
研磨激光打印
抛光烘烤
晶片装裱电镀
切割电镀后烘烤
第二道外观检查料片装裱
焊片切割
银浆烘烤去粘
水性封口胶
等离子清洗拣装
焊线（wire bond）第四道检查
第三道外观检查测试，包装，出货
二
…………………………金丝球焊线机简述
65mn冷轧钢带2.1 …………………………………引线键合工艺介绍
2.2…………………………………引线键合机的介绍
2.2.1…………………………键合机校正系统设计与实现
金球引线键合（Gold Ball Wire Bonding）
循序渐进的键合工艺
2.2.2 …………………………………………………………校正系统设计
2.2.2.1……………………………………………………伺服系统校正
2.2.2.2……………………………………图像系统校正（PRS）
2.2.2.3…………………………………………物料系统校正（MHS）
2.2.2.4……………………………………热台压板电动机校正
2.2.2.5………………………………………前后导轨电动机校正
2.2.2.6…………………………………………进出料电动机校正
2.2.2.7………………………………………键合头十字坐标校正
2.2.2.8 ………………………………………EFO打火高度校正
2.2.2.9 ……………………………………………USG校正
2.2.2.10…………………………………………键合压力校正
三.
…
………………………………………………引线键合的质量检测
3.1……………………………………对键合焊球形貌外观检测
3.1.1…………………………………………………两键合点的形状
3.1.2…………………………………………键合点在焊盘上的位置
3.1.3……………………………………键合点根部引线的变形情况
3.2…………………………对键合点引线与焊盘的粘附情况的测试
3.2.1……………………………………………Intermetallic实验
3.2.2…………………………………………………Cratering 实验
胡纯玉
3.2.3……………………Wire pull Test ( 破坏性键合拉力测试 )
四.分析金线焊接的影响因素
五.浅谈金丝球键合对注模的影响
致谢
参考文献
绪论
集成电路的封装就是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能的作用，而且芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。
集成电路封装过程中，引线键合工艺是用线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上建立有效的电气连接的工艺过程。封装工艺发展到今天，主要有以下几种封装形式：SLP，SOIC，TSSOP，QFP，BGA，LGA等等封装类型，上面介绍的是一些市场上比较常见的相关芯片的封装方式，随着技术的发展以及生产工艺的成熟，各种新的封装技术将会不断出现，而且新的封装技术也会更可靠，促进行业朝更小，更易操作化的方向发展。
引线和两焊点的的质量和引线线键合机参数设置则是决定引线键合质量的主要因素。此外，还有诸多因素会对其造成影响。
本文将重点解释键合工艺和影响因素。
第1章芯片封装工艺流程介绍
以塑胶封装中SLP的引线键合为例，其步骤依序为：
★FRONT OF LINE（前段）：
TAPE(给整张芯片着膜)→BACK GRINDING(晶片背面磨削)→DETAPE(去出整张芯片上的膜)→WAFER MOUNT(晶片绷膜)→WAFER SAW(切割芯片)→SECOND OPTICAL INSPECTION(第二道视觉检查)→DIE BOND(芯片粘贴)→OVEN(烘烤)→PLASMA CLEAN(氩气清洁)→WIRE BONDER(金线键合)→THIRD OPTICAL INSPECTION(第三道视觉检查)。
★END OF LINE（中段和后段）：
MOLD(注模)→LASER MARK(激光标注)→PMC OVEN(高温烘烤)→TIN PLATING(纯锡电镀)→ANNEALING(退火)→UVCURE(清洁)→STRIP MOUNT&SAW SINGULATION(切割在框架上的颗粒)→PACKAGE PICK& PLACE(拾取和装管)。
★FINAL TEST(终测)。
下面简单说明几道比较关键的工序的作用。
1.1 晶片背面磨削 (BACK GRINDING)：研磨晶圆背部，减薄厚度至客户要求。1.2 切割芯片（WAFER SAW）：切割晶圆，将晶粒分开，有利后面工序。
1.3芯片粘贴（DIE BOND）：将分开的晶粒放置在框架上并用银胶粘着固定。
1.4金线焊接（WIRE BOND）：按照客户要求，将金线焊接到指定的焊点上，以完成电路的互连
1.5注模〔Molding〕：将芯片用模具塑封起来。
第2章金丝球焊线机〔工艺与设备〕简述
2.1 引线键合工艺介绍
1：〔定义〕引线键合就是用非常细小的线把芯片上焊盘和引线框架(或者基板)连接起来的过程。
2：〔原理〕WB过程中，引线在热量、压力或超声能量的共同作用下，与焊盘金属发生原子间扩散达到键合的目的。地沟油检测方法
3：有两种引线键合技术：球形焊接（ball bonding）和楔形焊接（wedge bonding）。对这两种引线键合技术，基本的步骤包括：形成第一焊点（通常在芯片表面），形成线弧，最后形成第二焊点（通常在引线框架/基板上）。
球形焊接工艺流程基本的球形焊接工艺包括以下步骤：第一点焊接（通常在芯片表面）线弧成型到第二点焊接（通常在引线框架/基板的表面）。对于楔形焊接，引线在压力和超声能量下直接焊接到芯片的焊盘上。两种键合的不同之处在于：球形焊接中在每次焊接循环的开始会形成一个焊球（Free Air Ball，FAB），然后把这个球焊接到焊盘上形成第一焊点；
4：〔主要运用〕丝球焊是引线键合中最具代表性的焊接技术，它是在一定的温度下，作用键合工具劈刀的压力，并加载超声振动，将引线一端键合在IC芯片的金属法层上，另一端键合到引线框架上或PCB的焊盘上，实现芯片内部电路与外围电路的电连接，由于丝球焊操作方便、灵活、而且焊点牢固，压点面积大（为金属丝直径的2.5－3倍），又无方向性，故可实现高速自动化焊接。而其中丝球焊
广泛采用金引线，金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于集成电路。
5：引线键合大约始源于1947年。如今已成为复杂，成熟的电子制造工艺。
根据引线不同，又可分为金线、铜线、铝线键合等。
cd架根据键合条件不同，球键合可分为热压焊、冷超声键合和热超声键合．不锈钢精密冲压
热压焊（TC）是引线在热压头的压力下，高温加热（>250℃）发生形变焊接。它首先将穿过以氧化铝、碳化钨等高温耐火材料制成的毛细管状键合工具（Bonding Tool/Capillary，也称为瓷嘴或焊针）的金属线末端以电子点火（Electrical Flame-off,EFO）或氢焰（Hydrogen Torch）烧灼成球，键合工具再引导金属球至第一键合点位置上借热压扩散键合效应进行球形键合（Ball Bond）
超声焊（U/S）在不加热（通常是室温）利用楔焊工具的超声运动，在楔焊工具的压力下，发生形变焊接。
热压超声焊（TS）焊接工艺包括热压焊与超声焊两种形式的组合。在焊接工具的压力下，加热温度较低（低于TC温度值，大约150℃），与楔焊工具的超声运动，发生形变焊接。热超声键合常为金丝球键合，因同时使用热压和超声能量，能够在较低的温度下实现较好的键合质量，从而得到广泛使用。
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