半导体引线键合工艺的两种基本方法

来源: | 作者:PanYunKJ | 发布时间: 2022-11-22 | 2846 次浏览 | 分享到:
引线键合有球形键合、楔形键合两种基本方式。

引线键合工艺一般采用自动化专用设备进行。键合工艺参数可精确控制,具有线材力学性能重复性高、键合速度快(两焊一线循环过程可达100ms以内)等特点。引线键合工艺中的每根互连线都可以独立键合。这是一个单点的、单元化的过程。使用自动化设备进行键合时,不同的器件可以通过编程调整在同一台设备上完成。键合工艺,灵活性高。目前,各种打线辅助工具和配套材料的制造技术已经非常成熟,已经形成了比较完整的技术体系,在生产成本上具有非常大的优势。


引线键合的基本方法

引线键合有球形键合、楔形键合两种基本方式。

球形键合

球焊法的工艺步骤是:先在引线端形成焊球并完成焊球连接,然后进行布线,再在另一端完成楔形连接。一般球径为导线直径的2~3倍,细引线的间距为导线直径的1.5倍,大引线的间距为导线直径的3~4倍。焊头尺寸一般不大于焊盘尺寸的3/4,约为导线直径的2.5~5倍。导线的弧高一般在150um左右,弧长一般小于导线直径的100倍。



球形键合时,将引线垂直插入键合设备的毛细管铆钉工具中,引线在电火花作用下被加热成液态,由于表面张力的作用形成球形;在光学定位和精确控制下,铆钉下落,使球体接触晶圆的键合区,对球体加压,使球体与焊盘金属形成冶金结合,完成焊接过程;然后提升切碎机并沿预定轨道移动,称为弧形布线,到达第二个接合点(焊盘);利用压力和超声波能量形成月牙形焊点,斩波器垂直运动切断导线尾部;从而完成两次焊接和一次电弧循环。



楔形键合

楔形键合的工艺步骤是:先在引线的一端完成楔接,然后进行布线,再在另一端完成楔接。

楔形键合法具有键合速度快、间距小、可靠的特点,键合点比丝线大2~3mm,能形成牢固的键合。但采用楔形键合方式时,焊盘长轴必须在走线方向,间距要适合键合间距要求,焊盘尺寸要支持长键合点和尾线。

楔形键合的穿线是通过楔形铆钉背面的小孔实现的,使导线与芯片键合区的平面形成30°至60°的夹角。当楔形铆钉下降到焊盘键合区时,用黑客刀将金属丝压在表面,通过超声波或热超声焊接完成键合。