半导体芯片引线焊接工艺应该注意的环节有哪些?

来源: | 作者:PanYunKJ | 发布时间: 2022-12-09 | 1471 次浏览 | 分享到:
半导体芯片引线焊接工艺是光电器件封装技术中的关键环节

半导体芯片引线焊接工艺是光电器件封装技术中的关键环节,是芯片与外部电路连接的桥梁,起着连接与导电的作用,键合质量的好坏直接影响电流的传输,进而影响器件的发光效率。而键合质量取决于多个方面,工艺上主要需要监控的是压焊出的拱丝形状、焊点形状、拉力。对压焊工艺的深入研究涉及多方面的问题,如焊线材料、超声功率、压焊压力、陶瓷劈刀(劈刀)*的选用、陶瓷劈刀(劈刀)的运动轨迹等。



陶瓷劈刀:也叫瓷嘴,常用于金丝焊线机中,控制出线方向,并对器件进行压焊操作。瓷嘴的出线口是圆形的,进线口在其顶部,在穿丝时可以看到,其走线方向可以是四周所有方向。

劈刀:也叫钢嘴,常用于铝丝焊线机中,控制出线方向,并对器件进行压焊操作钢嘴的出线口位于劈刀的背面,进线口是孔状,在穿丝时不可见,其走线方向从线孔到出线口呈45°角,走线只能在特定方向。

无论是劈刀还是瓷嘴,其嘴部出线口都相当细小,通常出线口的直径也不过几十微米大小,因而在键合前的穿丝工序中极易堵塞,这在应用时要多加留意。如果不慎堵塞住,可以通过超声波清洗。如果超声波清洗无法处理,可针对不同的焊线材料选择相应的化学溶液进行清洗(金属劈刀慎用此法),或更换新的劈刀或瓷嘴。


引线键合设备在使用时需要设置的主要参数及其作用如下。

超声功率:使焊线和焊接面松软,产生热能,形成分子相互嵌合合金,改变球形尺寸。

温度:帮助移除表面污染物,如潮气、油、水蒸气等;增加分子的活跃程度,有利于合金的形成。

键合压力:控制球或线在固定的位置,准备进行能量的传递;通过压力的作用将焊线与焊接位置连接紧密并破坏焊接面表面的污染物,使之适合焊线。

键合时间:控制超声能量作用的时间,一般的焊线机时间应控制在1~255 ms,焊线时间太短是无法形成良好的合金的,焊线时间过大则将导致焊线拉力不良或芯片电极损伤。


金丝球焊要求焊接温度高,而铝电极则适合常温焊接。金-铝系统在200°℃以上的高温下容易产生金属间化合物(即紫斑),同时由于金、铝原子的扩散速度不同,还会产生环形孔,并且在金、铝热膨胀应力下,也可能会将键合点抬起造成开路。提高焊接温度可以降低焊接的困难程度,因此制作中要特别注意铝电极焊接温度。

自动键合机台其他参数还包括焊接温度、预热温度、烧球电流、尾丝长度、接触时间、接触功率、芯片接触压力、支架接触压力等。在此不详细列表它们的参数,采用不同的封装方式、材料所设的参数也有所不同,应根据具体的生产情况来设定。

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