键合金丝简介

键合金丝简介

1，中文名称：键合金丝

2，英文名称：Gold bonding wire又称球焊金丝或引线金丝

3，含 义：集成电路中用作连接线的金合金丝

4，纯度：金含量≥99．99%

5，性状描述：微量添加元素总和<0.01%。有γ型、C型和FA型等三种，后两种用于高速键合。微量元素为铍、铜、银等具有细化晶粒，提高再结晶温度和强化金的作用。用高频炉真空熔炼，二次重熔和定向结晶，铸锭在均匀化后冷加工成材。或用液体挤压工艺制造。键合金丝是微电子工业的重要材料，用作芯片和引线框架间连接线。

6，简要说明：键合金丝概念以及其应用

键合是集成电路生产中的一步重要工序,是把电路芯片与引线框架连接起来的操作。键合丝是半导体器件和集成电路组装时为使芯片内电路的输入/ 输出键合点与引线框架的内接触点之间实现电气链接而使用的微细金属丝内引线。键合效果的好坏直接影响集成电路的性能。键合丝是整体IC封装材料市场五大类基本材料之一，是一种具备优异电器、导热、机械性能并且化学稳定性极好的内引线材料,是制造集成电路及分立器件的重要结构材料,键合丝主要用于各种电子元器件,如二极管、三极管、集成电路等。

干货!金丝键合射频互连线特性分析

干货！金丝键合射频互连线特性分析 1、引言在雷达、电子对抗和通信等领域中，电子系统逐步朝着高密度、高速率、高可靠性、高性能和低成本等方向发展。多芯片电路作为混合电路集成技术的代表，可以在三维、多层介质基板中，采用微组装互连工艺将裸芯片及各种元器件设计成满足需求的微波集成电路。在微波多芯片电路技术中，常采用金丝键合技术来实现微带传输线、单片微波集成电路和集总式元器件之间的互连。与数字电路中互连线不同的是，键合金丝的参数特性如数量、长度、拱高、跨距、焊点位置等都会微波传输特性产生严重的影响。尤其是在毫米波等高频段，键合金丝的寄生电感效应尤为明显。因此，分析金丝键合的电磁特性、并有效地设计金丝互连电路，对实现和提高多芯片电路的性能具有十分重要的意义［1］。 目前有多种方法可用来分析和改善多芯片电路中键合金丝的电磁特性。1995 年，Lee 采用矩量法计算键合线的阻抗损耗和辐射损耗，用来分析任意形状互连线的宽带电磁特性［2］。同年，F. AlimenTI等人提出采用准静态法对键合金丝的传输特性进行分析［3］。由于键合金丝的介质边界是开放式且结构呈弯曲状，随着工作频率的升高和金丝互连参数的变化，采用上述方法的精度也会受到影响。随后，在2001 年，F. AlimenTI 等人又提出采用时域有限差分法对金丝键合的电磁特性进行分析［4］。为补偿键合金丝的寄生电感效应，人们提出了多种方法，诸如增加焊盘尺寸、增加微带调节分支线、增加高、低阻抗传输线来设计低通滤波器等［5］-［7］。本文首先采用路的方法对键合金丝互连线的传输特性进行建模和分析；随后根据金丝互连线的寄生电感效应，设计了电容补偿结构来改善传输线与芯片、传输线与传输线之间的微波特性。通过计算结果明，采用这种方法来设计键合金丝可以有效地改善多芯片电路的传输性能。 2、金丝键合的建模与分析如图1 所示，是典型金丝键合互连线的结构模型。在两个相邻的芯片或传输线之间采用单根键合金丝互连线连接，金丝的长度为l，直径为d；金丝与地面的距离为hs。其对应的等效电路模型如图2所示，其中，键合金丝可等效为串联电阻

金线键合工艺的质量控制-KSY版-2012

金线键合工艺的质量控制 孙伟（沈阳中光电子有限公司辽宁沈阳） 摘要：本文介绍引线（Au Wire）键合的工艺参数及其作用原理，技术要求和相关产品品质管控规范，讨论了劈刀、金线等工具盒原材料对键合质量的影响。 关键词：半导体器件(LED),键合金丝；键合功率；键合时间；劈刀；引线支架 一引言 半导体器件（光电传感器）LED芯片是采用金球热超声波键合工艺，即利用热能、压力、超声将芯片电极和支架上的键合区利用Au线及Ag线试作中（Cu 线也在试验中）对应键合起来，完成产品内、外引线的连接工作。也是当今半导体IC行业的主要技术课题，因为在键合技术中，会出现设备报警NSOP/NSOL等常规不良，焊接过程中的干扰性等不良，在半导体行业中，键合工艺仍然需要完善，工艺参数需要优化等，键合工艺技术在随着全球经济危机下，随着原材料工艺变革和价格调整下不断探索Bonding新领域的发展。已经建立了相对晚上的Bonding优化条件的体系中，在原材料的经济大战中，工艺技术将进一步推动优化Bonding条件体系 二技术要求 2.1 键合位置及焊点形状要求 （1）键合第一焊点金球Ball不能有1/4的Bonding到芯片电极之外，不能触及到P型层与N型层分界线。如下图1所示为GaAs单电极芯片Bonding 状态对比

Photo： (2) 第二焊点不得超过支架键合区域范围之内，如图2所示. (3)第一焊点球径A约是引线丝直径?的3.5倍（现行1.2MIL金线使用，Ball Size 中心值控制在105um）左右，金球Ball形变均匀良好，引线与球同心，第二焊点形状如楔形，其宽度D约是引线直径?的4倍（即目标值：120um）左右，球型厚度H为引线直径?的0.6~0.8倍。金球根部不能有明显的损伤或者变细的现象，第二焊点楔形处不能有明显裂纹。 图3为劈刀作用金球形变Ball形态的示意图。图4 第二焊点形状：

铜丝键合工艺在微电子封装中的应用

铜丝键合工艺在微电子封装中的应用 赵钰 1引言 当今半导体行业的一些显著变化直接影响到IC互连技术，其中有3大因素推动着互连技术的发展。第一是成本，也是主要因素，目前金丝键合长度超过5mm，引线数达到400以上，封装成本超过0.20美元。而采用铜丝键合新工艺不但能降低器件制造成本，而且其互连强度比金丝还要好。它推动了低成本、细间距、高引出端数器件封装的发展。第二是晶片线条的尺寸在不断缩小，器件的密度增大、功能增强。这就需要焊区焊点极小的细间距、高引出端数的封装来满足上述要求。第三是器件的工作速度，出现了晶片铝金属化向铜金属化的转变。因为晶片的铜金属化可以使电路密度更高、线条更细。对于高速器件的新型封装设计来说，在封装市场上选择短铜丝键合并且间距小于50μm的铜焊区将成为倒装焊接工艺强有力的竞争对手。表1列出铜作为键合材料用于IC封装中的发展趋势。 表1材料组合 细引线晶片上的焊区金属化应用时间 铜（Cu）Al 1989年 金(Au) Cu＋溅射铝(Al)的焊区 2000年 Au Cu＋镀镍/金(Ni/Au)焊区2000年 Au Cu＋OP2(抗氧化工艺) 2001年 Cu Cu 2002年～将来 2铜丝键合工艺的发展 早在10年前，铜丝球焊工艺就作为一种降低成本的方法应用于晶片上的铝焊区金属化。当时，行业的标准封装形式为18个～40个引线的塑料双列直插式封装，其焊区间距为150μm～200μm，焊球尺寸为100μm～125μm，丝焊的长度很难超过3mm。与现在的金丝用量相比，在当时的封装中金丝用得很少。所以，实际上金的价格并不是主要问题。此外，在大批量、高可靠的产品中，金丝球焊工艺要比铜丝球焊工艺更稳定更可靠。然而，随着微电子行业新工艺和新技术的出现及应用，当今对封装尺寸和型式都有更高、更新的要求。首先是要求键合丝更细，封装密度更高而成本更低。一般在细间距的高级封装中，引出端达500个，金丝键合长度大于5mm，其封装成本在0.2美元以上。与以前相比，丝焊的价格成为封装中的重要问题。表2列出铜和金的封装成本比较。由此，专家们又看中了铜丝，在经过新工艺如新型EFO(电子灭火)、OP2(抗氧化工艺)及MRP(降低模量工艺)（这些工艺在下文中将作详细说明）的改进后，使铜丝键合比金丝键合更牢固、更稳定。尤其是在大批量的高引出数、细间距、小焊区的IC封装工艺中，成为替代 金丝的最佳键合材料。 表2长5mm、直径为1μm的金丝和铜丝封装成本比较

引线键合工艺

MEMS器件引线键合工艺（wire bonding） 2007-2-1 11:58:29 以下介绍的引线键合工艺是指内引线键合工艺。MEMS芯片的引线键合的主要技术仍然采用IC芯片的引线键合技术，其主要技术有两种，即热压键合和热超声键合。引线键合基本要求有： （1）首先要对焊盘进行等离子清洗； （2）注意焊盘的大小，选择合适的引线直径； （3）键合时要选好键合点的位置； （4）键合时要注意键合时成球的形状和键合强度； （5）键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。 常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。 （1）热压键合法：热压键合法的机制是低温扩散和塑性流动(Plastic Flow)的结合,使原子发生接触,导致固体扩散键合。键合时承受压力的部位，在一定的时间、温度和压力的周期中，接触的表面就会发生塑性变形(Plastic Deformation)和扩散。塑性变形是破坏任何接触表面所必需的,这样才能使金属的表面之间融合。在键合中,焊丝的变形就是塑性流动。该方法主要用于金丝键合。

（2）超声键合法：焊丝超声键合是塑性流动与摩擦的结合。通过石英晶体或磁力控制，把摩擦的动作传送到一个金属传感器(Metal“HORN”)上。当石英晶体上通电时，金属传感器就会伸延；当断开电压时，传感器就会相应收缩。这些动作通过超声发生器发生，振幅一般在4-5个微米。在传感器的末端装上焊具，当焊具随着传感器伸缩前后振动时，焊丝就在键合点上摩擦，通过由上而下的压力发生塑性变形。大部分塑性变形在键合点承受超声能后发生，压力所致的塑变只是极小的一部分，这是因为超声波在键合点上产生作用时，键合点的硬度就会变弱，使同样的压力产生较大的塑变。该键合方法可用金丝或铝丝键合。 （3）热超声键合法这是同时利用高温和超声能进行键合的方法，用于金丝键合。三种各种引线键合工艺优缺点比较： 1、引线键合工艺过程 引线键合的工艺过程包括：焊盘和外壳清洁、引线键合机的调整、引线键合、检查。外壳清洁方法现在普遍采用分子清洁方法即等离子清洁或紫外线臭氧清洁。 （1）等离子清洁——该方法采用大功率RF源将气体转变为等离子体，高速气体离子轰击键合区表面，通过与污染物分子结合或使其物理分裂而将污染物溅射除去。所采用的气体一般为O2、Ar、N2、80%Ar+20%O2，或80%O2+20%Ar。另外O2/N2等离子也有应用，它是有效去除环氧树脂的除气材料。 （2）外线臭氧清洁通过发射184.9ｍｍ和253.7ｍｍ波长的辐射线进行清洁。过程如下： 184.9 nｍ波长的紫外线能打破O2分子链使之成原子态(O+O)，原子态氧又与其它氧分子结合形成臭氧O3。在253.7nｍ波长紫外线作用下臭氧可以再次分解为原子氧和分子氧。水分子可以被打破形成自由的OH-根。所有这些均可以与碳氢化合物反应以生成CO2+H2O，并最终以气体形式离开键合表面。253.7nｍ波长紫外线还能够打破碳氢化合物的分子键以加速氧化过程。尽管上述两种方法可以去除焊盘表面的有机物污染，但其有效性强烈取决于特定的污染物。例如，氧等离子清洁不能提高Au厚膜的可焊性，其最好的清洁方法是O2+Ar 等离子或溶液清洗方法。另外某些污染物，如Cl离子和F离子不能用上述方法去除，因为可形成化学束缚。

微组装工艺流程

微组装工艺流程 基板的准备 分为电路软基板（RT/DUroid5880）的准备和陶瓷基板（AL2O3） 的准备。电路软基板要求操作者戴指套，将电路软基板放在干净的中性滤纸上， 按图纸用手术刀切割电路板边框线和去除工艺线。要求电路软基板的图形符合图 纸要求，表面平整，没有翘曲，外形尺寸比图纸小㎜～㎜，切面平整。工 艺线的去除切地，切口断面与代线平面垂直，手指不允许不戴指套接触镀金层， 以免造成氧化。陶瓷基板的准备，要求用细金刚砂纸打磨陶瓷基板，使边缘整齐， 无毛刺、无短路，然后用纯净水洗净。 基板清洗 基板的清洗，通过超声清洗进行。超声清洗是利用超声波在清洗液中的辐射， 使液体震动产生数万计的微小气泡，这些气泡在超声波的纵向传播形成的负压区 产生、生长，而在正压区闭合，在这种空化效应的过程中，微小气泡闭合时可以 产生超过 1000 个大气压的瞬间高压，连续不断的瞬间高压冲击物体表面，使物体 表面和微小缝隙中的污垢迅速剥落。因此，超声波清洗对物体表面具有一定损伤性，经过多次实验（此实验未记录实验数据），确定合理的超声功率、去离子水用量以及清洗液的高度和清洗时间。具体清洗流程及参数设置如下：打开超声清洗机，功率调至 100 瓦，加入去离子水，液面高度为 60 ㎜～80 ㎜之间。将电路软基板或陶瓷基板放入瓷盒中，倒入 HT1 清洗液，液面略高基板上表面 3 ㎜～5 ㎜，然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上（水面低于清洗液 2 ㎜～3 ㎜），清洗时间为 Xmin～Xmin。将 95%乙醇倒入瓷盒，液面略高于基板上表面 3 ㎜～5 ㎜，然后将整个瓷盒放入超声清洗机的支架上（水面低于清洗液 2 ㎜～3 ㎜），清洗时间为 Xmin～Xmin。将清洗完毕的基板放入 X℃±3℃的烘箱中烘后，放入氮气保护柜。通过上述多次实验后确定的清洗工序，清洗完成后的基板表面无油污、杂质等残留物。 腔体的准备和清洗 腔体的准备主要是用手术刀打净毛刺，再用洗耳球打磨毛刺形成的杂质。腔体的清洗使用超声波清洗机，具体清洗流程及参数设置如下：打开超声清洗机，功率调至100 瓦，倒入 HT1 清洗液，液面高度为 60 ㎜～80㎜之间，将腔体放入超声清洗机清洗液中，液面略高腔体上表面 3 ㎜～5 ㎜，且液面高度不得超过 80 ㎜，清洗时间为Xmin～Xmin。将 95%乙醇倒入超声波清洗机中，液面高度为 60 ㎜～80 ㎜之间，将腔体放入超声清洗机清洗液中，液面略高腔体上表面 3 ㎜～5 ㎜，且液面高度不得超过 80㎜，清洗时间为 Xmin～Xmin。将清洗完毕的基板放入 X℃±3℃的烘箱中烘后，放入氮气保护柜。通过上述多次实验后确定的清洗工序，清洗完成后的腔体表面无油污、杂质等残留物。

铜丝引线键合技术的发展

铜丝引线键合技术的发展 摘要铜丝引线键合有望取代金丝引线键合，在集成电路封装中获得大规模应用。论文从键合工艺﹑接头强度评估﹑键合机理以及最新的研究手段等方面简述了近年来铜丝引线键合技术的发展情况，讨论了现有研究的成果和不足，指出了未来铜丝引线键合技术的研究发展方向，对铜丝在集成电路封装中的大规模应用以及半导体集成电路工业在国内高水平和快速发展具有重要的意义。 关键词集成电路封装铜丝引线键合工艺 1.铜丝引线键合的研究意义 目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术。引线键合（wire bonding）又称线焊，即用金属细丝将裸芯片电极焊区与电子封装外壳的输入/输出引线或基板上的金属布线焊区连接起来。连接过程一般通过加热﹑加压﹑超声等能量借助键合工具（劈刀）实现。按外加能量形式的不同，引线键合可分为热压键合﹑超声键合和热超声键合。按劈刀的不同，可分为楔形键合（wedge bonding）和球形键合(ball bonding)。目前金丝球形热超声键合是最普遍采用的引线键合技术，其键合过程如图1所示。 由于金丝价格昂贵﹑成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。因此人们一直尝试使用其它金属替代金。由于铜丝价格便宜，成本低，具有较高的导电导热性，并且金属间化合物生长速率低于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。 但是，铜丝引线键合技术在近些年才开始用于集成电路的封装，与金丝近半个世纪的应用实践相比还很不成熟，缺乏基础研究﹑工艺理论和实践经验。近年来许多学者对这些问题进行了多项研究工作。论文将对铜丝引线键合的研究内容和成果作简要的介绍，并从工艺设计和接头性能评估两方面探讨铜丝引线键合的研究内容和发展方向。

异质材料金丝键合断裂故障分析

2019年9月电子工艺技术Electronics Process Technology 第40卷第5期253 摘　要：金丝互联技术是微波组件射频互联的关键手段，金丝键合质量直接影响微波组件的可靠性和微波特性。针对某产品金丝断裂现象进行分析，给出了异质材料金丝弧高对产品微波组件可靠性的影响，采用仿真优化及可靠性试验，提出了异质材料金丝弧高要求，提高了产品可靠性。 关键词：金丝互联；微波组件；异质材料 中图分类号：ＴＮ６０５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－３４７４（２０１９）０５－０２５３－０４ Abstract: Gold wire bonding is a key means in the RF interconnection of microwave modules. The quality of gold wire bonding directly affects the reliability and microwave characteristics of microwave modules. The disconnection of the gold wire in a product is analyzed, and the impacts of the loop height of bonding wires is given on the reliability of the microwave modules. By the simulation optimization and reliability test, the requirement of the loop height of gold wire of different materials is given so as to improve the reliability of products. Key Words: wire bonding; microwave module; different materials Document Code: A Article ID: 1001-3474 (2019) 05-0253-04 异质材料金丝键合断裂故障分析 Analysis on Gold Wire Bonding Fracture of Different Materials 卢宏超１，王恩浩２，黄巍１ LU Hongchao 1, WANG Enhao 2, HUANG Wei 1 （１　陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻成都地区第二军事代表室，四川　成都　６１００３６；２　陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻昆明地区第二军事代表室，四川　成都　６１００３６） 卢宏超（１９８３－　），硕士，毕业于中国科学技术大学，工程师，主要从事信号处理、电子及光电技术应用及方法研究。( 1 The 2nd Military Representative Of? ce in Chengdu of the Military Representative Bureau in Chongqing of the Army Equipment Department 2, Chengdu 610036, China; 2 The 2nd Military Representative Of? ce in Kunming of the Military Representative Bureau in Chongqing of the Army Equipment Department 2, Chengdu 610036, China ) 金丝键合工艺具有可靠性高、柔韧性好和互联 密度高等特点[1]。其原理为：使用热、压力、超声波 能量将键合引线与金属焊盘紧密焊合（原子量级键 合），用于实现芯片间、芯片与封装体间的信号传 输。常用的引线键合方法主要有热压焊、超声波焊 和超声热压焊等[2]。随着微波和毫米波子系统的快速 发展，射频互联对于模块的电性能影响越来越大， 并且这种影响随着频率的提高会越来越明显。高频段的金丝互联要求也越来越高。由于互联的金丝寄生电感，键合丝的弧高和跨距对模块的微波特性和一致性具有很大影响[3]。本文主要讨论微波组件中异质材料金丝互联弧高对组件可靠性的影响。主要通过异质材料的金丝键合热仿真及相关试验给出可伐盒体和覆铜基板异质材料跨接金丝弧高要求及检验方法。 ｄｏｉ：　１０．１４１７６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３４７４．２０１９．０５．００２

键合铜丝

单晶铜丝 各种音频视频信号在传输过程中通过晶界时,都会产生反射、折射等现象使信号变形、失真衰减,而单晶铜极少的晶界或无晶界使传输质量得到根本改善。因此,单晶铜在音视频信号传输方面得到广泛的应用。同样情况，由于芯片输入已高达数千输入引脚的大量增加，使原来的金、铝键合丝的数量及长度也大大增加，致使引线电感、电阻很高，从而也难以适应高频高速性能的要求，在这种情况下，我们同样采取了性价比都优于金丝的单晶铜（ф0.018mm）进行了引线键合，值得可贺的是键合后结果取得了预想不到的成功。作为半导体封装的四大基础材料之一的键合金丝，多年来虽然是芯片与框架之间的内引线，是集成电路封装的专用材料，但是随着微电子工业的蓬勃发展，集成电路电子封装业正快速的向体积小，高性能，高密集，多芯片方向推进，从而对集成电路封装引线材料的要求特细（¢0.016mm），而超细的键合金丝在键合工艺中已不能胜任窄间距、长距离键合技术指标的要求。 特别令我们高兴的是，这种期待与渴望，在“2007年中国半导体封装测试技术与市场研讨会”上，我们公司的单晶铜键合引线新产品被行业协会的专家“发现”，并立即得到大会主席及封装分会理事长毕克允教授的充分肯定和支持。其集成度也达到数千万只晶体管至数亿只晶体管，布线层数由几层发展至10层，布线总长度可高达1.4Km。

作为导体主要材料的铜线,线径要求也越来越细,无氧铜杆由于其多晶组织,就不可避免存在缺陷及在晶界处的氧化物等,从而影响其进一步的拉细加工目前单晶铜线最细可拉到直径0.016mm，基本满足最高要求。为促进技术成果尽快向产业化转移，促进生产力的发展，为此，我们一直期待着能早日为集成电路封装业高尖端技术的应用做出应有的贡献。随着电子工业的迅猛发展,各种电子元件都趋向于微型化、轻量化。 集成电路时信息产品的发展基础，信息产品是集成电路的应用和发展的动力。特别是低弧度超细金丝，大部份主要依赖于进口，占总进口量的45%以上。从此我们将在分会的领导下，将这一新兴的单晶铜键合丝新产品尽早做强做大，走在全国的前列并瞄准国际市场，以满足即将到来的单晶铜键合引线的大量需求。 近几年来，根据国内外集成电路封装业大踏步的快速发展，我公司紧跟这一发展趋势，在全国率先研发生产出单晶铜键合丝，其直径规格最小为ф0.016mm，可达到或超过传统键合金丝引线ф0.025mm 和缉拿和硅铝丝ф0.040mm质量水平。

键合金丝概要

键合金丝概况 一、简要说明： 1、键合金丝概念以及其应用 键合是集成电路生产中的一步重要工序,是把电路芯片与引线框架连接起来的操作。键合丝是半导体器件和集成电路组装时为使芯片内电路的输入/ 输出键合点与引线框架的内接触点之间实现电气链接而使用的微细金属丝内引线。键合效果的好坏直接影响集成电路的性能。键合丝是整体IC封装材料市场五大类基本材料之一，是一种具备优异电器、导热、机械性能并且化学稳定性极好的内引线材料,是制造集成电路及分立器件的重要结构材料,键合丝主要用于各种电子元器件,如二极管、三极管、集成电路等。 下面的截面示意图描绘了半导体元件中各部分间的结构关系： 2、性能要求以及测试方法标准 键合金丝类型、状态、各项要求与其中部分测试方法、包装等均在中华人民共和国国家标准《GB/T 8750-2007 半导体器件用键合金丝》列出：

图2 国家标准《GB/T 8750-2007 半导体器件用键合金丝》 Pull strength: 抗拉强度，强度越高，可以实现更快速的键合 FAB formation：自由空气球形球质量 Gas cost: 保护气体成本，FAB形成时是否需要保护气体以及气体成本，Au丝不要保护气HTS：high temperature storage 性能，焊点可靠性 Storage：库存成本 Price：价格 1 bond margin: 第一焊点——球焊点形成后，边缘直径，对于焊盘间距的设计非常重要Squashed ball deviation: FAB在超声和压力的作用下与芯片上焊盘键合后，变成的扁平球（Squashed ball），在进行大量键合后Squashed ball 尺寸的分散度，对于实际生产的质量 控制非常关键

几种键合引线的详细对比

几种键合引线的详细对比-键合金丝/键合铜线/铝键合线 键合金丝，作为应用最广泛的键合丝来说,在引线键合中存在以下几个方面的问题： 1，Au2Al 金属学系统易产生有害的金属间化合物[ ,这些金属间化合物晶格常数不同,力学性能和热性能也不同,反应时会产生物质迁移,从而在交界层形成可见的柯肯德尔空洞 ( Kirkendall Void) ,使键合处产生空腔,电阻急剧增大,破坏了集成电路的欧姆联结,导电性严重破坏或产生裂缝,易在此引起器件焊点脱开而失效。 2，金丝的耐热性差,金的再结晶温度较低(150 ℃) ,导致高温强度较低。球焊时,焊球附近的金丝由于受热而形成再结晶组织,若金丝过硬会造成球颈部折曲;焊球加热时,金丝晶粒粗大化会造成球颈部断裂; 3，金丝还易造成塌丝现象和拖尾现象,严重影响了键合的质量; 4，金丝的价格昂贵,导致封装成本过高。 键合铝线，Al21 %Si 丝作为一种低成本的键合丝受到人们的广泛重视,国内外很多科研单位都在通过改变生产工艺来生产各种替代金丝的Al21 %Si 丝,但仍存在较多问题：1，普通Al21 %Si 在球焊时加热易氧化,生成一层硬的氧化膜,此膜阻碍球的形成,而球形的稳定性是Al21 %Si 键合强度的主要特性。实验证明,金丝球焊在空气中焊点圆度 高,Al21 %Si 球焊由于表面氧化的影响,空气中焊点圆度低; 2，Al21 %Si 丝的拉伸强度和耐热性不如金丝,容易发生引线下垂和塌丝; 3，同轴Al21 %Si 的性能不稳定,特别是伸长率波动大,同批次产品的性能相差大,且产品的成材率低,表面清洁度差,并较易在键合处经常产生疲劳断裂。 键合铜丝，早在10 年前,铜丝球焊工艺就作为一种降低成本的方法应用于晶片上的铝焊区金属化。但在当时行业的标准封装形式为18～40 个引线的塑料双列直插式封装(塑料DIP) ,其焊区间距为150～200μm , 焊球尺为100～125μm ,丝焊的长度很难超过3 mm。所以在大批量、高可靠的产品中,金丝球焊工艺要比铜丝球焊工艺更稳定更可靠。然而,随着微电子行业新工艺和新技术的出现及应用,当今对封装尺寸和型式都有更高、更新的要求。首先是要求键合丝更细,封装密度更高而成本更低。因此,铜键合丝又引起了人们的重视。无锡市霍尼科技采用新型工艺生产的单晶铜，利用专利工艺技术拉制成的键合铜丝完全解决了线径太小，容易氧化的问题。霍尼科技的单晶铜键合丝有如下特点：

金丝球键合工艺

金丝球键合工艺 1、课题背景 1. 随着集成电路的发展，先进封装技术不断改进变化以适应各种半导体新工艺和新材料的要求和挑战。半导体封装内部芯片内部管脚以及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接、确保芯片和外界之间的输入／输出畅通的重要作用，是整个后道封装过程中的关键。引线键合以工艺实现简单、成本低廉、适用多种封装形式而在连接方式中占主导地位，目前所有封装管脚的９０％以上采用引线键合连接。引线键合是以非常细小的金属引线的两端分别与芯片和管脚键合而形成电气连接。引线键合前，先从金属带材上截取引线框架材料（外引线），用热压法将高纯ｓｉ或Ｇｅ的半导体元件压在引线框架上所选好的位置，并用导电树脂如银浆料在引线框架表面涂上一层或在其局部镀上一层金；然后借助特殊的键合工具用金属丝将半导体元件（电路）与引线框架键合起来，键合后的电路进行保护性树脂封装。无论是封装行业多年的事实还是权威的预测都表明，引线键合在可预见的未来（目前到２０２０年）仍将是半导体封装尤其是低端封装内部连接的主流方式。基于引线键合工艺的硅片凸点生成可以完成倒装芯片的关键步骤并且具有相对于常规工艺的诸多优势，是引线键合长久生命力和向新兴连接方式延伸的巨大潜力的有力例证。 2. 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。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。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。 3. 键合工具负责固定引线、传递压力和超声能量、拉弧等作用。球形焊线所使用的工具我们称为毛细管劈刀（capillary），它是一种轴形对称的带有垂直方向孔的陶瓷工具。劈刀的尺寸影响引线键合质量和生产的稳定性，因此劈刀的选择是非常重要的。其形状对质量有重要影响，球键合使用的劈刀如图3所示。图中，①为内孔，其直径由引线直径决定，引线直径由焊盘的直径决定。内孔的直径越小，引线轮廓越接近理想形状，如果内孔直径过小则会增大引线与劈刀间的摩擦导致线弧形状的不稳定；②为壁厚，影响超声波的传导，过薄的壁厚会对振幅产生影响；③为外端面和外圆角，影响第二键合点的大小，从而影响第二键合点的强度和线弧形状；④为内斜面，影响第一键合点的中心对准、键合强度、键合点尺寸大小，还影响线弧形状。为了增大第一键合点的键合强度，应适当减小内斜面的直径。超

引线键合工艺及其影响因素的研究完整版新

成都电子机械高等专科学校 毕业论文 题目引线键合工艺及其影响因素的研究 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 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 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

键合工艺参数培训

键合人员工艺参数培训 ――基础篇 （软件版本9-28-2-32b） 一、键合过程控制参数 1.1、1st Bond和2nd bond参数 1.2、Loop 参数 1.3、Ball 参数 1.4、Bits 参数 二、走带控制参数 2.1、W/H参数 2.2、ELEV参数

图一

一、键合过程参数 1.1.1 First Bond Parameters Parameter Default / Allowable Range Function Tip 1 Default = 5 mils Min = 0 mil Max = 25 mils 劈刀从高速运行到芯片表面一段高度后会由高速变为低速，TIP就是这个高度。 TIP OFFSET/TIP HEIGHT CV 1 Default = 0.5 mils/ms Min = 0.2 mils/ms Max = 3.0 mils/ms -在TIP范围内的速度。 - Parameter Default / Allowable Range Function USG Mode 1 Default = C. Current Min = C. Power Max = C. Voltage -超声模式 - C.P:调整功率constant power改变超声 - C.C: 调整功率constant current改变超声（最佳）- C.V: 调整功率constant voltage改变超声 - USG Power 1 Default = 400 mW Min = 0 mW Max = 4000 mW USG Volts 1 Default = 3500 mV Min = 0 mV Max = 16000 mV USG Current 1 Default = 80 mA Min = 0 mA Max = 250 mA 通过调整电流值改变超声大小，建议使用。