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
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
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。
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。
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。
6：〔附属讲解〕超声波焊接另称"键合"，是利用超声频率(16～120 kHz)的机械振动能量，连接同种或异种金属、半导体、塑料及陶瓷等的一种特殊的焊接方法，
是以键合楔头(Wedge)引线金属线使其迫紧于键合点上，再输入20kHz 至60KHz, 振幅20μm至200μm的超声波，借助声波震动与迫紧压力产生冷焊效应而完成键合，输入的超声波除了能磨除键合点表面的氧化层与污染之外，主要的功能在形成所谓的声波弱化（Acoustic Weakening）的效应，以促进接合界面动态回复（Dynamic Recovery）与再结晶（Recrystallization）等现象的发生而形成键合。超声波焊接现已广泛地应用于集成电路、电容器、超高压变压器屏蔽构件、微电机、电子元器件及电池、塑料零件的封装等生产中。与传统的焊接技术相比，超声波焊接技术具有高速、高效和高自自动化等优点，成为半导体封装内互联的基本技术。超声波键合
7：〔主要〕所谓热超声焊，往往是需要采用加热的方式，通过加热块对工件进行加热，所以焊接温度往往成为需要控制的工艺参数。此外，该工艺需要对焊接金属丝(主要是金线)末端通过火花放电和表面张力作用预先烧制成球，故又成为金丝球压焊，所以对放电电流、时间和距离的控制也是要求比较高的。我们采用热压超声波键合，即超声波键合与热压键合的混合技术，热声引线接合器工艺要求热、超声功率和力。金球和芯片焊盘上的铝在热作用下，同时施加超声功率，压到一起，结果得到金属间的连接（熔焊）。该工艺往往大量运用于大规模、超大规模集成电路的内互联，是一种比较成熟的工艺。
8：金丝球焊是最常用的方法，在这种工艺中，一个熔化的金球粘在一段线上，压下后作为第一个焊点，然后从第一个焊点抽出弯曲的线再以新月形状将线(第二个楔形焊点)连上，然后又形成另一个新球用于下一个的第一个球焊点。金丝球焊被归为热超声工艺，也就是说焊点是在热(一般为150℃)、超声波、压力以及时间的综合作用下形成的。
图1：球形焊接步骤
Ball Bonding Process Flow
在球形焊接循环的开始，焊接工具（劈刀）移动到第一点焊接的位置。第一点焊接通过热和超声能量实现在芯片焊盘表面焊接一个圆形的金属球。之后劈刀升高到线弧的顶端位置并移动形成需要的线弧形式。第二点焊接包括针脚式键合（stitch bond）和拉尾线（tail bond）。第二点焊接之后进行拉尾线是为了形成一尾线（wire tail），是为下一个键合循环金属球的形成做准备。焊接工具（劈刀）升高到合适的高度以控制尾线长度，这时尾端断裂，然后劈刀上升到形成球的高度。形成球的过程是通过离子化空气间隙的“电子火焰熄灭”（Electronic Flame－off，EFO)过程实现的，形成的金属球就是所谓自由空气球（Free Air Ball，FAB）。
9：因为在第一焊点到第二焊点间的拱丝没有方向的限制，这使得球形焊接拱丝非常灵活。另外球形焊接也能实现非常好的精度控制。对于精确的焊点，焊线机需要能够进行识别和维持精确性，调整视觉系统的光学中心和设备中心的误差。在球形焊接中仅仅需进行X和Y方向的补偿，引线轮廓主要由引线和拉弧参数决定。拉弧参数包括劈刀运动轨迹、引线长度、转角、转角长度和运动速度。合理的拉弧参数可以降低引线轮廓高度，减少蠕动，增强可靠性。图5是一种拉弧方式的示意图。
10．引线键合线弧技术
有两种基本的拱丝类型：前向拱丝(Forward Loop)和反向拱丝(Reverse Loop)
前向拱丝工艺打第一焊点在芯片焊盘上，然后在引线框架上进行第二焊点。反向拱丝与前者不同，先在芯片焊盘上打一个凸点（Bump），在形成凸点之后，在基板上进行球焊，然后在凸点上进行针脚式键合（stitch bond）。低线弧的要求促进了反向拱丝的发展，虽然它比正常的前向拱丝效率低一些。
目前通常的线弧方式都是前向拱丝方式，但是对于一些高级的封装形式，前向拱丝方式不能满足越来越高的要求，为此就需要使用反向拱丝方式。下面具体分析两种拱丝方式的特性和区别。
10.1 前向拱丝
前向拱丝需要在球形键合位置有较高的线弧高度以保证与下面的引线之间足够的间距。传统的前向拱丝键合工艺由于操作时间最短而受到欢迎，但是它并不适用于超低线弧的情况。金线HAZ区域在球形焊点之上，如果拱丝过低，线弧容易在球形键合的颈部断裂，会造成金线拉拔强度过低，甚至导致封装可靠性不良，因此一般的正向拱丝线弧的高度比较高（大于100um）。
为了使得传统的拱丝能满足低线弧的要求，开发出了一些新的拱丝技术，通过调整线弧形状的办法来避免反向动作可以起到一定的作用，可以通过加强反向动作，弯曲第一次键合位置的顶部为最终的线弧来行程一个高度较低的起点，这样可以制作超低线弧，但是形成这种线弧需要劈刀进行额外的动作，降低了引线键合的效率。虽然这种线弧可以消除颈部断裂的可能性，但是代价是牺牲了第一次键合点的抗拉强度。
10.2 反向拱丝
另一种线弧成型的选择是反向键合或者针脚支撑键合（SSB）线弧，这属于反向拱丝技术。由于工艺过程最慢，反向拱丝线弧在量产中很少被采用，另外，将引
线反向键合到芯片表面上也会产生引线与芯片边缘和上层引线之间的间距问题。为了解决与芯片边缘的间距问题，可以采用改进凸点的方法，即首先在芯片键合焊盘上制作出凸点来提高线弧的高度。
线弧技术的发展，尤其是超低线弧的实现，使得堆叠式芯片和多排引线键合的设计和应用成为可能。前向拱丝和反向拱丝技术的结合使用，能设计出多种堆叠式芯片的结构，满足高性能封装的要求。
2.2 引线键合机的介绍
２.２.１引线键合机设备作用
图（２－１）例机：Kulicke & Soffa Maxum -UItra
引线键合设备是通过Capillary(陶瓷细管)引导Gold Wire（金线）在三维空间
中作复杂、高速的运动以形成各种满足不同封装形式需要的特殊线弧形状，将已做好电路的芯片快速粘接于引线框架上的设备。
a.金球引线键合（Gold Ball Wire Bonding）
对于封装互连部分，金球引线键合设备构成固定资产的最大部分。金引线比其它键合材料具有许多优点。金是现有最好的室温导体，具有杰出的传热性。它的特性大大地限制了氧化和腐蚀，确保在无尘室条件下得到一个可靠的引线键合工艺，而不要求保护性气体。热超声引线键合器工艺要求热、超声功率和力，金球和芯片焊盘上的铝在热作用下，同时施加超声功率，压到一起去。结果得到金属间的连接（容焊）。对于基于铜引线框架的元件，典型的键合温度大约为180℃—250℃。有机基板（BGA）要求温度，大约100℃—150℃。在相同的频率上较
高的超声功率补偿较低的键合温度，以保证坚固和高剪切力值（键合的球从铝焊盘上移开所要求的力）。在今天的生产中最常使用的金引线是25.4微米（1mil）。引线键合是一个复杂的装配操作。几百根引线必须完美地定位在芯片上，并焊接到外界。由于更高的集成化，芯片焊盘之间的距离变得越来越小。一个键合球到焊盘的失误都会造成故障连接，戏剧性地减低生产效率。金球引线键合的灵活性和可靠性使它成为最广泛使用的技术。
b.循序渐进的键合工艺
在硅片安装到引脚框架（leadframe）或基板之后，互连工艺开始了。引线键合器将金球焊接到芯片上，把细小的金线连接到引脚并键合。成功的超密键合要求许多条件,包括一致的无空气球的成型、闭环键合工艺控制、低于4μm的球放置精确度、高生产率、高频率、精确的与可重复的引线连结、合灵活的材料处理。
〔1〕一致的无空气球的形成：电子火焰熄灭（EFO，electronic flame—off）单元的精确控制的电流／电压对无空气球（free－air ball,在键合工艺中实际成形之前的熔化球）的形成有直接的影响。EFO产生熔化金引线的尾端形成小球的火花。
〔2〕闭环键合工艺控制：不变的球与榫的尺寸对于连接品质是重要的。所形成的球尺寸稍微的变化都会造成合格率损失。在键合期间，键合力，以及超声波能量，是闭环控制的（即施加的键合力是按照预设定的值检查合控制的）。这个键合力合超声波能量的过程控制系统与相同的方式精确的形成每一个球和榫；它保证在芯片焊盘和引线手指上的球和榫的最佳连接。４μm以下的精确的球的贴装：考虑到超密间距的工业需求，球贴装是一个关键的因素。想象一下一个４５μm的芯片焊盘开口，放一个３５μm的键合球：定位该球的贴装范围只有±５μm。大多数精密的键合贴装可以通过使用空气轴承技术来达到。空气轴承没有象线性轴承的滑动黏附现象（当静态摩擦突然出现时的不可预见的键合头停顿）。空气轴承的键合头准确的停在正确的位置，不管速度如何。高分辨率的直Ｘ／Ｙ／Ｚ位置测量和一个精密的焊盘识别系统是准确的球贴装的另外前提。另外，在设备上的温度补偿系统最后补偿键合头零件的温度膨胀，以防止几个微米的贴装偏移。在机器内使用的闭环贴装纠正，在做超密键合时，纠正最后的误差。
〔3〕高频率：ＢＧＡ封装中持续的趋势产生对较低键合温度的需求。在键合工艺中应用的超声波频率增加可以补偿温度的下降。
〔4〕连结：为了满足现在生产中超密间距的要求，精密的和可重复的引线连结是需要的。基本的是，在键合头上的毛细管完成球和榫之间准确的轨线。任何缠绕的和松弛的引线都会产生相邻引线之间的短路。由于ＩＣ的缩小减少了硅的大小，较长的引线自动的补偿到榫座的较长距离。
〔5〕材料处理：在自动引线键合设备上，料盒（Magazine）处理器将料盒拾取，带到分度器（Indexer）。然后基板被推出到分度器的倒轨之间。分度器将引线框架传送倒完全可变程的工件夹具，该夹具在键合期间将框架固定在位。在
摄像机 键合之后，工件移动一个输出堆叠料盒内。
c.设备原理
由Kulicke & Soffa 有限公司研发的WireBonder －Maxμm Ultra 全自动引线
键合机（如图１）是金丝球引线键合机，其工作原理是使用电火花使金丝端部成球形，然后对金丝和压焊点（芯片上的铝电极和基座镀银或金的引线）同时加热 、加超声，使接触面产生变形并破坏了界面的氧化膜使其活性化，最后在IC 芯片上完成球焊，在管壳基片上完成楔焊。完成芯片和管壳的连接。高性能、高可靠性、高稳定性是电子元器件的生命线，而元器件封装是保证其高可靠性的直接因素，其中键合设备是封装环节最关键的设备。键合机的原理是将用集成式平面工艺制造的需进行电性外连接的元器件芯片固定在引线框架上，对其进行外引线焊接，其中芯片可以是复杂的集成电路芯片，也可以是简单的分离器件芯片（如三极管芯片等）。因此键合效果的好坏（如引线焊点、压力一致性等）将直接影响器件的可靠使用。键合的过程是机械电气软件全面配合的过程，光学和图像系统完成自动定位，x 、y 、z 工作台和精密定位驱动完成复杂空间拉弧运动，MHS 物料系统完成自动上下料，EFO 电子打火形成金球，在超声波和热台以及键合压力的作用下完成焊点焊线过程。各个部分的校正组成了整个设备的校正系统。 键合机工作原理简图见图（２）.
伺服工作台 EFO 电子打火
引线供给 USG 超声波 工作台
Material Handing System （物料系统）
图（２－２） 键合机工作原理图
２.２.２校正系统
a. 伺服系统校正
伺服校正是调整或调和x 、y 与z 轴的伺服增益，有关键合头的所有移位均是此项校正数值。因此所有依赖焊线头作为校正工具的校正项目需要先执行伺服校图像处
理PRS
键合头 BOND HEAD 出 料 部 分 进 部 料 分 芯片 显微镜
正，以达到最佳的校正成效。整个伺服系统是由直线电动机、直线电动机驱动，以及运动控制卡组成。
b. 图像系统校正（Picture Revise System）
图像辨识功能在提供图像所包含的像素多少与实际物理位置距离之间的相对关系。这些信息是将被用在PRS位置位移的计算。除非PRS校正已经完成，否则眼点（eye point）将无法被识别。不好的PRS校正可能造成焊点不准确。焊点位置可能从一个产品到下个产品间形成不规则性的偏移，特别是在靠近眼点附近的焊点，焊点不准确或偏移的情形将较严重。图像系统校正主要是由工作台实际坐标向图像的映射。
校正后的图像系统将对应精确的图像坐标和工作台坐标的关系，使得焊点更为准确。
c. 物料系统校正（MHS）
物料系统的可靠性、精度和效率关系整个设备的可靠性、稳定性、精度和效率。所以物料系统的校正在整个设备中也非常重要。其中包括热台压板电机校正、前后导轨电机校正和进出料电机校正。
d. 热台压板电动机校正
热台是键合机工作的中心，要加工的芯片将放置在热台上。校正热台是为了得到合适的热台工作高度。因为热台的工作高度和Z电动机的工作水平工作点是一致的。在校正好Z电动机水平工作原点的基础上让Z电动机走到水平工作原点，然后点动热台电动机到Z电动机水平工作原点直到接触，通过检测Z电动机的电流可以检测热台电动机是否接触。此位置便为热台电动机的工作位置。校正过热台电动机位置后，让热台电动机到工作位，点动压板电动机到接触热台电动机，此位置减去可设定的料条厚度和加上一定量的变形量便是压板电动机的工作位。此形变量为在不影响破坏料条和焊接的情况下得出的最好压合效果的统计结果。
e. 前后导轨电动机校正
轨道的校正在定义出前后轨道的原点位置到焊线区中心位置的距离（工作台的y 方向）。
在校正过伺服系统、PRS以及键合头十字坐标的基础上，把十字坐标移动到热台后位置处和热台前位置处，这样便得到热台中心和伺服系统x、y坐标的关系，记录热台中心的坐标。然后把前后导轨电动机分别运动到初始位（已经定义好的不会接触热台的位置）。然后把十字坐标移动到前后导轨的初始位，建立前后导轨原点坐标和伺服系统坐标的关系，然后和热台中心的坐标对应起来。把热台中心和前后导轨统一建立在伺服系统的坐标下。
f. 进出料电动机校正
进出料电动机的校正为在空料盒的情况下使用特定夹具使得进料部分的进料口
和出料部分的出料口和导轨面保持水平。
g. 键合头十字坐标校正
键合头十字坐标校正是针对由光学镜头所标识的位置与实际上劈刀接触工作表
面的x轴与y轴的打点位置补偿。此项补偿在确保镜头所看到的影像标点与实际上劈刀接触物体表面的位置是同一个。校正过程为在物体表面上打一点（x0，y0），然后通过图像系统看到的实际点与键合头十字坐标不一致，把键合头十字坐标移动到所打到的实际点上，这时的坐标为（x1，y1）。校正的补偿值为：
Δx＝x1－x0 (8)
Δy＝y1－y0 (9)
校正后的系统x、y坐标每点补偿Δx、Δy。
h. EFO打火高度校正
EFO用于球键合工艺中引线球的形成。第二点楔键合后，尾丝在电弧放电后熔化，受到重力、表面张力和温度梯度的作用，形成球体。尾丝的长度受第二键合点工艺参数的影响，因此第二点键合将影响到下一个第一点键合的质量。熔球与引线的直径比对第一键合点尺寸的影响非常大。在引线材质不变的条件下，熔球直径由放电电流、放电时间、放电距离和线尾露出劈刀的长度决定。其中，放电电流和放电时间对成球影响最大，目前控制精度己分别达到10 mA和ms级水平。Qin 等人[2]发现增加放电电流和减少放电时间可以减少热影响区域（HAZ）的长度，Tay等人[3]用有限元方法模拟了引线上瞬间温度的分布状况。此外，移动打火杆、紫外光辅助熔球、保护气系统也应用到EFO中，提高熔球质量。
EFO打火高度校正主要是为了使劈刀的尖端与打火棒保持有一个适当距离以利
金球的被烧出。当劈刀或打火棒须更换时，此校正项目被执行。校正过程为选择z向运动到与打火棒平行的位置，系统记录此坐标，以后系统打火时z向将走到此位置。
i. USG校正.
USG作为键合设备的核心部件，由发生器、换能器和聚能器组成。其中换能器负责电能到机械能的转换作用，最为重要。通过调整换能器可以改变键合工具的振动轨迹、振动幅度。之后耦合的聚能器和键合工具部分负责超声能量的放大和传递，共同决定了系统谐振频率。Tsujino等人[4]设计了一种双向垂直超声系统
（如图1所示），在双向垂直杆上分别装压电
陶瓷A，B，控制两个振动系统的频率可以得
到不同图案的振动轨迹，试验测得圆形和方形
振动轨迹的焊接升温、变形量和焊接强度高于
线性轨迹。
在几何尺寸固定的情况下，键合工具的振动幅度主要随超声功率的增大而增大，受键合力的影响很小。并且超声功率越大，达到最大键合强度的时间越短，反映出越快的键合速度。但是过大的超声功率会导致焊盘产生裂纹或硬化，降低键合强度。良好的自动键合机需要对超声振幅和键合时间等参数进行实时的监控。Chiu等人 [5]研究了压电换能器里PVDF传感器的安装形状对测量结果的影响。Chu等人[6]研究了压电换能器里PZT传感器的安装位置，Chu认为放在驱动器的后部可以得到最大的信号噪声比。Zhong等人 [7]介绍了使用激光多普勒振动计（如图2所示）测量劈刀的振动传递特性。
j. 键合压力校正.
在键合机的工艺参数中，键合机键合的压
力、超声功率以及弧高等参数都需要根据
芯片的实际情况进行适当调校，并对外观
进行检验确定，在确定后需通过试产一定小批量来确定最终参数。
第3章引线键合的质量分析
2.1 键合质量的判定标准
Wirebond 工艺在半导体封装各工艺中属最复杂装配工艺。从以往统计数据来看，Wirebond是出现次品率最高的环节。所以Wirebond 的质量分析控制是必不可少的。
第一：
键合质量的好坏往往通过破坏性实验判定。通常使用键合拉力测试（WPT）、键合剪切力测试（BST）。影响BPT结果的因素除了工艺参数以外，还有引线参数（材质、直径、强度和刚度）、吊钩位置、弧线高度等。因此除了确认BPT的拉力值外，还需确认引线断裂的位置。主要有四个位置：⑴第一键合点的界面；⑵第一键合点的颈部；⑶第二键合点处；⑷引线轮廓中间。
第二：
BST是通过水平推键合点的引线，测得引线和焊盘分离的最小推力。剪切力测试可能会因为测试环境不同或人为原因出现偏差，Liang等人 [1]介绍了一种简化判断球剪切力的方法，提出简化键合参数（RBP）的概念，即RBP=powerA ×forceB ×timeC ，其中A，B，C为调整参数，一般取0.80， 0.40，0.20。
此外，键合标准对于键合点的形状，如第一键合点的直径、厚度等，也有一定要求，这些将直接影响器件的可靠性。
引线和两焊点的的质量要受到加工环境与工作环境的影响，而引线线键合机参数设置则是决定键合质量的主要因素。
将键合以后的产品从键合焊球的形貌和键合点引线与焊盘的粘附情况两大方面对引线键合质量进行实验测试，从而确定引线键合机的最佳参数设置。
测试流程如下：
3.1对键合焊球SEM形貌外观检测
对键合焊球形貌的测试，采用SEM扫描电子显微镜观测
主要测试内容：
3.1.1 两键合点的形状
Qual001C-1 Qual001C-2
图（３－１）
电子枪发射电压 20KV，放大800倍,倾斜80°的条件下SEM所获得的第一焊点的形貌图
图（３－２）
电子枪发射电压 20KV，放大600倍,倾斜60°的条件下SEM所获得的第二焊点的
形貌图
3.1.2 在焊盘上的位置
如图（３－３）：
Qual001A
图（3-3）
电子枪发射电压20KV, 放大300倍的条件下SEM俯视图
焊球偏离焊盘中心、超出焊盘范围，容易造成电路短路，降低产品的可靠性。
3.1.3键合点根部引线的变形情况
Qual001C-1 Qual001C-2
图(3-4)
电子枪发射电压 20KV，放大1500倍,倾斜80°的条件下SEM所获得的第一焊点（First ball）的形貌图
而键合点引线与焊盘的粘附情况则从焊球与焊点间的金属间化合物的形
成情况，是否出现弹坑失效，以及键合强度（键合拉力，与键合剪切力）等方面
进行实验测试。
观测金属间化合物的形成情况采用 Intermetallic 实验。
而键合强度则用Wire pull test和BS实验测量。
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
Intermetallic实验用于初步定量的测试出金属间化合物的含量。
3.2.2 Cratering 试验
Crtering 实验目的：检查铝焊片上是否有弹坑和失铝失效。弹坑与失铝是在封装过程中压焊芯片时产生的一种现象，
3.2.3Wire pull Test ( 破坏性键合拉力测试 )
3.2.3.1试验方法
第一：键合强度用wirepull test(键合拉力
测试实验)测得。
夹紧样品，在引线下引线的最高处插入一个
钩并子施加拉力，该力的方向，与芯片表面
垂直。当出现失效时，纪录引线失效的力的
大小和失效类别。
第二：BS实验
第4章：分析金线焊接的影响因素
2.6 主要工艺参数介绍
焊线在半导体封装中占有举足轻重的地位，影响焊线品质的因素有：焊接温度、
超音波功
率、焊接力量、焊接时间金球大小、路径长度及路径高度等。对应于这些参数在焊线机制
程的关键技术，可分为金线结球及焊线路径稳定性两个部分。
影响金线结球好坏的参数有：（1）线尾长度（2）CAPI型式（3）金线材质（4）放电产生
器的电压、电流、时间的大小长短（5）金线与电击板的间隙大小（6）电击板和CAPI的相
对位置。
影响路径稳定性的参数则有（1）FAB的热影响区长度（2）一焊点Smash Ball大小及剪力强
度（3）一、二焊点拉力强度（4）路径转折长度（5）路径转折角度（6）三轴同动的参数控制。
以下是主要影响因素介绍：
2.6.1 键合温度
WB工艺对温度有较高的控制要求。过高的温度不仅会产生过多的氧化物影响键合质量，并且由于热应力应变的影响，图像监测精度和器件的可靠性也随之下降。在实际工艺中，温控系统都会添加预热区、冷却区，提高控制的稳定性。键合温度指的是外部提供的温度，工艺中更注意实际温度的变化对键合质量的影响，因此需要安装传感器监控瞬态温度。一般使用金-镍热电耦，但有时会对工艺条件产生限制
2.6.2 键合时间
通常的键合时间都在几毫秒，并且键合点不同，键合时间也不一样。一般来说，键合时间越长，引线球吸收的能量越多，键合点的直径就越大，界面强度增加而颈部强度降低。但是过长的时间，会使键合点尺寸过大，超出焊盘边界并且导致空洞生成概率增大，发现温度升高会使颈部区域发生再结晶，导致颈部强度降低，增大了颈部断裂的可能。因此合适的键合时间显得尤为重要。
2.6.3 超声功率与键合压力
超声功率对键合质量和外观影响最大，因为它对键合球的变形起主导作用。过小的功率会导致过窄、未成形的键合或尾丝翘起；过大的功率导致根部断裂、键合塌陷或焊盘破裂。研究发现超声波的水平振动是导致焊盘破裂的最大原因。超声功率和键合力是相互关联的参数。增大超声功率通常需要增大键合力使超声能量通过键合工具更多的传递到键合点处，发现过大的键合力会阻碍键合工具的运动，抑制超声能量的传导，导致污染物和氧化物被推到了键合区域的中心，形成中心未键合区域。
2.6.4高速、高加速度、高精度IC封装机构
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。
引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析
引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析 刘长宏，高健，陈新，郑德涛 （广东工业大学机电学院，广州510090）1 引言 目前IC器件在各个领域的应用越来越广泛，对封装工艺的质量及检测技术提出了更高的要求，如何实现复杂封装的工艺稳定、质量保证和协同控制变得越来越重要。目前国外对引线键合工艺涉及的大量参数和精密机构的控制问题已有较为深入的研究，并且已经在参数敏感度和重要性的排列方面有了共识。我国IC封装研究起步较晚，其中的关键技术掌握不足，缺乏工艺的数据积累，加之国外的技术封锁，有必要深入研究各种封装工艺，掌握其间的关键技术，自主研发高水平封装装备。本文将对引线键合工艺展开研究，分析影响封装质量的关键参数，力图为后续的质量影响规律和控制奠定基础。 2 引线键合工艺 WB随着前端工艺的发展正朝着超精细键合趋势发展。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。根据所使用的键合工具如劈刀或楔的不同，WB分为球键合和楔键合。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。根据引线不同，又可分为金线、铜线、铝线键合等。冷超声键合常为铝线楔键合。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。 2.1 键合质量的判定标准 键合质量的好坏往往通过破坏性实验判定。通常使用键合拉力测试（BPT）、键合剪切力测试（BST）。影响BPT结果的因素除了工艺参数以外，还有引线参数（材质、直径、强度和刚度）、吊钩位置、弧线高度等。因此除了确认BPT 的拉力值外，还需确认引线断裂的位置。主要有四个位置：⑴第一键合点的界面；⑵第一键合点的颈部；⑶第二键合点处；⑷引线轮廓中间。 BST是通过水平推键合点的引线，测得引线和焊盘分离的最小推力。剪切力测试可能会因为测试环境不同或人为原因出现偏差，Liang等人 [1]介绍了一种简化判断球剪切力的
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。
引线键合技术进展
引线键合技术进展 晁宇晴1,2,杨兆建1,乔海灵2 (1.太原理工大学,山西 太原 030024;2.中国电子科技集团公司第二研究所,山西 太原 030024) 摘 要:引线键合以工艺简单、成本低廉、适合多种封装形式而在连接方式中占主导地位。对引线键合工艺、材料、设备和超声引线键合机理的研究进展进行了论述与分析,列出了主要的键合工艺参数和优化方法,球键合和楔键合是引线键合的两种基本形式,热压超声波键合工艺因其加热温度低、键合强度高、有利于器件可靠性等优势而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流,提出了该技术的发展趋势,劈刀设计、键合材料和键合设备的有效集成是获得引线键合完整解决方案的关键。 关键词:引线键合;球键合;楔键合;超声键合;集成电路 中图分类号:T N305 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2007)04-0205-06 Progress on Technology of W i re Bondi n g CHAO Y u-q i n g1,2,YANG Zhao-ji a n1,Q I AO Ha i-li n g2 (1.Ta i yuan Un i versity of Technology,Ta i yuan 030024,Ch i n a 2.CETC No.2Research I n stitute,Ta i yuan 030024,Ch i n a) Abstract:W ire bonding holds the leading positi on of connecti on ways because of its si m p le tech2 niques,l ow cost and variety f or different packaging f or m s.D iscuss and analyz the research p r ogress of wire bonding p r ocess,materials,devices and mechanis m of ultras onic wire bonding.The main p r ocess para me2 ters and op ti m izati on methods were listed.Ball bonding and W edge bonding are the t w o funda mental f or m s of wire bonding.U ltras onic/ther mos onic bonding beca me the main trend instead of ultras onic bonding and ther mos onic bonding because of its l ow heating te mperature,high bonding strength and reliability.A de2 vel opment tendency of wire bonding was menti oned.The integrati on of cap illaries design,bonding materi2 als and bonding devices is the key of integrated s oluti on of wire bonding. Key words:W ire bonding;Ball bonding;W edge bonding;U ltras onic wire bonding;I C D ocu m en t Code:A Arti cle I D:1001-3474(2007)04-0205-06 随着集成电路的发展,先进封装技术不断发展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和外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[1]。 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 作者简介:晁宇晴(1975-),女,工程硕士,工程师,主要从事电子专用设备的研制与开发工作。502 第28卷第4期2007年7月 电子工艺技术 Electr onics Pr ocess Technol ogy
引线键合中引线运动学构型数据获取实验
引线键合中引线运动学构型数据获取实验 一 序言： 1. 引线键合：引线键合技术是微电子封装中的一项重要技术之一。由于上世纪90年代，器件封装尺寸的小型化，使得新型封装开始通过引线键合，载带自动键合，合金自动键合等键合技术来实现高密度高可靠性的封装。 1.1微电子封装的流程中引线键合的位置
2.引线键合的过程是晶片上的焊垫(pad)作为第一焊点（the first bond）基板的内引脚（inter lead）作为第二焊点（the second bond）在外部能量（超声或者热能）作用下，通过引线（金线、铜线、铝线）把第一焊点第二焊点连接起来。 1.2 自动焊线机批量焊接 1.3 引线键合 引线键合技术是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接中最通用最简单有效的一种方式，又因为引线键合生产成本低、精度高、互连焊点可靠性高，且产量大的优点使其占键合工艺的80%以上，在IC 制造业得到了广泛的应用，一直是国际上关注的热点。对于引线键合中引线成型的引线及键合头的研究也备受关注。 以较为普遍的超声金丝键合为例介绍介绍引线成型的过程。一个完整的引线键合过程包括两种不同的运动状态。一种是自由运动，该阶段的任务是拉出键合弧线，键合头运动按照已经设定好的运动轨迹。此状态执行工具尖端与芯片失去接触，不产生力的反馈信号。另一种约束运动，当执行工具尖端与芯片接触时，在超声和高温的作用下，稳定的键合力保证了金线被充分的焊接在芯片和引脚上，力传感器产生力反馈信号，这个阶段的任务是实现结合力的整定控制。
?1.线夹关闭，电子 打火形成金球， 引线夹将金线上 提金属熔球在劈 刀顶端的圆锥孔 内定位 ?2.线夹打开键合头 等速下降到第一 键合点搜索高度 （1st bond search height)位置 ?3.劈刀在金属熔 球（最高180℃） 上施加一定的键 合力同时超声波 发生系统（USG) 作用振动幅度经 变幅杆放大后 作用在劈刀顶端 完成第一键合点 ?6.劈刀下降接 触引线框架焊 盘调用第二键 合点参数在热 量和超声键合 的能量下完成 锲键合 ?5.键合头运动 到第二键合点 位置，形成弧 线 ?4.键合头上升 运动到“top of loop”位置然 后进行短线检 测，判断第一 焊点是否成功
铜丝在引线键合技术的发展及其合金的应用
铜丝在引线键合技术的发展及其合金的应用 一、简介 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,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，可分为楔形键合和球形键合。 引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝，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Cu/Al金属间化合物生长速于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。 二、铜丝键合的工艺 当今，全球的IC制造商普遍采用3种金属互连工艺，即：铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺，金丝与晶片铜金属化层的键合工艺以及铜丝与晶片铜金属化层的键合工艺。近年来第一种工艺用得最为广泛，后两者则是今后的发展方向。 1. 铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺 近年来，人们对铜丝焊、劈刀材料及新型的合金焊丝进行了一些新的工艺研究，克服了铜易氧化及难以焊接的缺陷。采用铜丝键合不但使封装成本下降，更主要的是作为互连材料，铜的物理特性优于金。特别是采用以下’3种新工艺，更能确保铜丝键合的稳定性。 （1）充惰性气体的EFO工艺：常规用于金丝球焊工艺中的EFO是在形成焊球过程中的一种电火花放电。但对于铜丝球焊来说，在成球的瞬间，放电温度极高，由于剧烈膨胀，气氛瞬时呈真空状态，但这种气氛很快和周围的大气相混合，常造成焊球变形或氧化。氧化的焊球比那些无氧化层的焊球明显坚硬，而且不易焊接。新型EFO工艺是在成球过程中增加惰性气体保护功能，即在一个专利悬空管内充入氮气，确保在成球的一瞬间与周围的空气完全隔离，以防止焊球氧化，焊球质量极好，焊接工艺比较完善。这种新工艺不需要降低周围气体的含氧量，用通用的氮气即可，因此降低了成本。
绝缘引线键合技术的应用
绝缘引线键合技术的应用 作者：()、() ，公司 随着半导体封装持续朝着多引脚、小间距及多列多层叠的方向发展，引线键合技术正面临越来越大的挑战。被称为的绝缘引线键合技术已经在2006年路线图上被提出，作为一种可行的、经济的解决方案实现复杂封装，提高封装性能和高密度封装的成品率。要成功实施绝缘引线键合技术，必须做到将此技术以低成本集成到现有的封装基础设备中。具体来说，就要求绝缘引线键合技术能在现有的引线键合平台上达到现有的标准、规范和性能。 绝缘引线键合的优势 电子连接重要的第一步是芯片级别连接，也被称为第一级连接。这一连接将在很大程度上决定可以从芯片上获得多少性能。性能虽然很关键，但是产品经理也不会因此就忽视其他经济因素。对封装技术而言一个全面的利益/成本分析必须包括以下几个方面，即对成本、性能、尺寸/密度、和上市时间的评估。 芯片到芯片或芯片到基板的第一级连接技术中，有两种方式一直在工业中占主导地位，即引线键合和倒装芯片。其中引线键合，由于其灵活性和经济性，在市场中占90%以上。 但是，在绝缘引线键合出现之前，引线键合的局限性在于连接被限制在芯片的四周，当芯片数量增加时，就需要使用区域阵列技术，使芯片的不再被局限在芯片的四周。引线键合的另外一个问题是长的、平行的引线之间的自感应，这点可以通过使用交叉和紧密排放的绝缘引线得以缓解。 绝缘引线键合有人们熟知的众多优点。从整体利益/成本分析，绝缘引线键合可以提供最优的成本，即能够使用最低成本的引线键合设备；从性能方面分析，绝缘引线键合能够在芯片单位面积上提供更多的连接点，使用低成本的更小的芯片，降低键合点的限制。 另外，绝缘引线键合能够以最高的带宽将芯片直接连接起来，降低了芯片的叠层和基板
引线键合
引线键合(wire bonding，WB) 引线键合的定义：用金属丝将芯片的I/O端（内侧引线端子）与相对应的封装引脚或者基板上布线焊区（外侧引线端子）互连，实现固相焊接过程，采用加热、加压和超声能，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形，界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点，键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等，金属细丝是直径通常为20~50微米的Au、Al或者Si—Al丝。 历史和特点 1957 年Bell实验室采用的器件封装技术，目前特点如下： ? 已有适合批量生产的自动化机器； ? 键合参数可精密控制，导线机械性能重复性高； ? 速度可达100ms互连（两个焊接和一个导线循环过程）； ? 焊点直径：100 μｍ↘50μｍ，↘30 μｍ； ? 节距：100 μm ↘55 μm，↘35 μm ； ? 劈刀(Wedge,楔头)的改进解决了大多数的可靠性问题； ? 根据特定的要求，出现了各种工具和材料可供选择； ?已经形成非常成熟的体系。 应用范围 低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片互连的主要工艺方法，用于下列封装（适用于几乎所有的半导体集成电路元件，操作方便，封装密度高，但引线长，测试性差） 1.陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 2.陶瓷和塑料(CerQuads and PQFPs) 3.芯片尺寸封装(CSPs) 4.板上芯片(COB) 两种键合焊盘 1.球形键合 球形键合第一键合点第二键合点2.楔形键合
楔形键合第一键合点第二键合点 三种键合（焊接、接合）方法 引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中最常使用的方法。主要的引线键合技术有超音波接合（Ultrasonic Bonding, U/S Bonding）、热压接合(Thermocompression Bonding,T/C Bonding)、与热超音波接合(Thermosonic Bonding, T/S Bonding)等三种。 机理及特点 1.超声焊接：超音波接合以接合楔头(Wedge)引导金属线使其压紧于金属焊盘上，再由楔头输入频率20至60KHZ，振幅20至200μm，平行于接垫平面之超音波脉冲，使楔头发生水平弹性振动，同时施加向下的压力。使得劈刀在这两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦，引线受能量作用发生塑性变形，在25ms内与键合区紧密接触而完成焊接。常用于Al丝的键合。键合点两端都是楔形。铝合金线为超音波最常见的线材；金线亦可用于超音波接合，它的应用可以在微波元件的封装中见到。 特点：1.适合细丝、粗丝以及金属扁带。 2.不需外部加热，对器件无热影响 3.可以实现在玻璃、陶瓷上的连接 4.适用于微小区域的连接 步骤： 2.热压焊：金属线过预热至约300至400℃的氧化铝(Al 2 O 3 )或碳化钨（WC）等耐火材料所制成的毛细管状键合头（Bonding Tool/Capillary,也称为瓷嘴或焊针），再以电火花或氢焰将金属线烧断并利用熔融金属的表面张力效应使
引线键合的失效机理
引线键合的失效机理 小组成员：08521201樊量：什么是引线键合，常用的焊线方法 08023205高乐：键合工艺差错造成的失效 08023207王全：热循环使引线疲劳而失效 08023208高灿：金属间化合物使Au—Al系统失效 08023214徐国旺：内引线断裂和脱键产生的原因及其影响 08023215冯超：内引线断裂和脱键产生的原因及其影响 08023130黄宏耀：键合应力过大造成的失效
目录 1、引线键合---------------------------------------------------3 1.1常用的焊线方法-------------------------------------------3 1.1.1热压键合法--------------------------------------------3 1.1.2超声键合法--------------------------------------------3 1.1.3热超声键合法------------------------------------------3 1.1.4三种各种引线键合工艺优缺点比较------------------------4 1.2引线键合工艺过程-----------------------------------------4 2、键合工艺差错造成的失----------------------------------------6 2.1焊盘出坑------------------------------------------------7 2.2尾丝不一致----------------------------------------------7 2.3键合剥离------------------------------------------------7 2.4引线弯曲疲劳--------------------------------------------7 2.5键合点和焊盘腐蚀----------------------------------------7 2.6引线框架腐蚀--------------------------------------------8 2.7金属迁移------------------------------------------------8 2.8振动疲劳------------------------------------------------8 3、内引线断裂和脱键--------------------------------------------8 4、金属间化合物使Au—Al系统失效-------------------------------9 4.1 Au—Al 系统中互扩散及金属间化合物的形成-----------------9 4.2杂质对Au—Al系统的影响----------------------------------9 4.3改善方法------------------------------------------------10 5、热循环使引线疲劳而失效-------------------------------------10 5.1热循环峰值温度对金相组织的影响--------------------------10 5.2热循环峰值温度对冲击功的影响----------------------------10 5.3引线疲劳------------------------------------------------11 6、键合应力过大造成的失效-------------------------------------11 参考文献-------------------------------------------------------12
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：
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
引线键合及SMT表面贴装实验报告
一、实验目的及内容 1、熟练掌握铝丝引线键合技术，并找到键合强度最大时的参数 2、掌握金丝键合技术，能够进行稳定的键合操作 3、掌握焊料印刷技术，能够通过漏印技术得到对准精确且均匀的焊料凸点 4、通过贴片机进行元件表面贴装，将元件准确贴装到刷涂焊料的基板上，熟 练操作并掌握基本流程 5、使用再流焊设备将贴装元件与基板形成永久性焊接，并得到再流焊曲线 二、实验原理 1、引线键合是用金属细丝将裸芯片的电极焊区与对应的封装外壳的输入与 输出或者基板上金属布线焊区连接起来。连接过程中，一般通过加热、加压、超声等能量，破坏表面氧化层和污染，产生塑性变形，使界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点。键合时，使用键合工具（劈刀）实现。 试验中铝丝键合采用超声波键合，在常温下，利用超声机振动带动丝与膜进行摩擦，使氧化膜破碎，纯净的金属表面相互接触，通过摩擦产生 的热量使金属之间发生扩散，实现连接。 金丝键合采用热压焊金属丝通过预热至300到400摄氏度的氧化铝或碳化钨等耐火材料所制成的毛细管状键合头，再以电火花或氢焰将金属丝 末端融化，熔化金属丝在表面张力的作用下在末端成球状。键合头再将金 属球下压至已经预热到150到250摄氏度的第一金属焊盘上进行球形结合。 结合时，球因受压力而略变形，此压力变形的目的在于增加结合面积、减 低结合面粗糙度对结合的影响、穿破表面氧化层及其他可能阻碍结合的因 素，以形成紧密的结合。
2、焊膏印刷：在印刷焊膏的过程中，基板被放置在工作台上，通过真空或机 械方式紧的夹持住，并在工具或目检设备的帮助下进行对齐。通过丝网或者漏印版刷涂焊膏。本次试验中采用机械方式加持，目测对准，漏印版进行焊膏涂刷。 3、元器件贴装：贴片机是采用计算机控制的自动贴片设备，在贴片之前编制 好贴片程序，通过程序控制贴片机将元器件准确的贴放到印刷好焊膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置上。元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。 4、再流焊：再流焊过程是利用钎料膏暂时将一个或多个电子元件与焊盘连接， 整个组装结构经过可控热源后，钎料融化，而永久的连接成接头。加热可由组装结构通过再回流炉、红外灯或通过热风钎焊笔形成单个接头而完成。同时测定再回流过程中的温度曲线。 三、实验设备 超声引线键合机、热压金丝球焊机、强度测试仪、焊膏印刷机、SMT贴片机、再流焊设备 四、实验步骤 1、铝丝键合：①打开超声引线键合机，调整观察透镜可以看到清晰的图像， 穿线，进行复位②将操作面板上自动\手动拨到手动挡，高度\跨度拨到高度，按下操作键合按键，转动调节按钮调节第一个焊点高度，释放键合按键，此时第一键合点完成③再次按下键合按钮，调节第二焊点高度，然后将高度\跨度拨到跨度，调节两焊点之间的跨度，释放按键，第二焊点完成④调节功
年产5000kg单晶铜键合引线项目建议书
年产5000kg（13亿米）单金铜键合引线项 目建议书 一、概述 众所周知，在超大规模集成电路（VLSI）和甚大规模集成电路（VLSI）的芯片与外部引线的连接方法中，无论何时引线键合均是芯片连接的主要技术手段，因而键合引线已成为电子封装业四大重要结构材料之一。 鉴于键合引线的智能更新作用是将一个封装器件或两个部分焊接好并导电，以及封装设计中键合引线焊接所需间隙主要取决于丝的直径，因此对键合引线的单位体积导电率有很高的要求，同时，所选用之金属必须具有足够的延伸率，必须能够被拉伸到Ф0.016~0.050mm，且为了避免破坏晶片，该金属必须能够在足够低的温度下进行热压焊接和超声波焊接，其化学性能、抗腐蚀性能和冶金特性必须与它所焊接的材料相熔合。基于上述技术特性需求，所以用作键合引线的材料就被局限于Au、Ag、Cu、AI四种金属之中。迄今为止，在微电子键合封装业中，最为广泛应用的键合引线是键合金丝。 随着微电子工业的蓬勃发展，集成电路电子封装业正向体积小、高性能、高密集、多芯片方向快捷推进，从而对键合引线的直径提出了超细（Ф0.018mm）的要求。由于超细
的键合金丝在键合工艺中已不能胜任窄间距、长间距离键合技术指标的要求，同时也因黄金市值一路飙升，导致使用键合金丝的厂家生产成本猛增，制约了整个行业的技术提升及规模发展，因此，键合金丝无论从质量上、数量上和成本上，均一不能满足集成电路电子封装也发展的需要。于是，开发和推广应用新型微电子封装材料势在必行，迫在眉睫。正是在这种背景下，我们决定联合开发单金铜键合引线成套生产技术，以满足不断发展的微电子封装业的需要。 单金铜丝用于键合引线的优势主要表现在以下几个方面：1、单晶粒：单金铜丝只有一个晶粒，内部无晶界。单晶铜杆有致密的定向凝固组织，消除了横向晶界，很少有缩孔、气孔等铸造缺陷，且结晶方向控丝方向相同，能够承受巨大的塑性变形能力。另外，由于没有阻碍位错滑移的晶界，变形、冷作、硬化恢复快，所以是拉制Ф0.016~0.03mm键合引线的理想材料； 2、高纯度：目前，在我国的单晶铜丝原材料可以做到99.999%（5N）或99.9999%（6N）的纯度； 3、机械性能好：与纯度相同的金丝相比，单晶铜丝具有良好的拉伸、剪切强度和延展性，可将其加工至Ф0.016~0.03mm的单晶铜微细丝代替金丝，从而供引线键合间距更小、更稳定，以满足封装新技术工艺需要； 4、导电性、导热性好：单晶铜丝的导电率、导热率比金丝
电子封装超声引线键合技术及国内外研究动态、发展趋势
电子封装超声引线键合技术及国内外研究动态、发展趋势学号：080401241 班级：A08机械2班姓名：韩晶晶 电子封装技术的发展阶段 随着信息时代的到来，电子工业得到了迅猛发展，计算机、移动电话等产品的迅速普及，使得电子产业成为最引人注目和最具发展潜力的产业之一，电子产业的发展也带动了与之密切相关的电子封装业的发展，其重要性越来越突出。电子封装已从早期的为芯片提供机械支撑、保护和电热连接功能，逐渐融人到芯片制造技术和系统集成技术之中。电子工业的发展离不开电子封装的发展，20世纪最后二十年，随着微电子、光电子工业的巨变，为封装技术的发展创造了许多机遇和挑战，各种先进的封装技术不断涌现，如BGA、CSP、FCI P、WLP、MCM、SIP等，市场份额不断增加，2000年已达208亿美元，电子封装技术已经成为20世纪发展最快、应用最广的技术之一。随着21世纪纳米电子时代的到来，电子封装技术必将面临着更加严峻的挑战，也孕育着更大的发展。 电子封装技术的发展是伴随着器件的发展而发展起来的，一代器件需要一代封装，它的发展史应当是器件性能不断提高、系统不断小型化的历史，以集成电路所需的微电子封装为例，其大致可分为以下几个发展阶段： 第一个阶段：80年代之前的通孑L安装(THD)时代，通孔安装时代以TO型封装和双列直插封装为代表，IC的功能数不高，弓td却数较小(小于64)，板的装配密度的增加并不重要，封装可由工人用手插入PCB板的通孔中，引线节距固定，引线数的增加将意味着封装尺寸的增大，封装的最大安装密度是10脚／cm'，随着新的封装形式的不断涌现，这类封装将加速萎缩，预计其市场份额将从2000年的15％降到2005年的7％。 第二个阶段：80年代的表面安装器件时代，表面安装器件时代的代表是小外形封装(SOP)和扁平封装(QFP)，他们大大提高了管脚数和组装密度，是封装技术的一次革命，正是这类封装技术支撑着日本半导体工业的繁荣，当时的封装技术也由日本主宰，因此周边引线的节距为公制(1.0、0.8、0.65、0.5、0.4mm)，并且确定了80％的收缩原则，这些封装的设计概念与DIP不同，其封装体的尺寸固定而周边的引线节距根据需要而变化，这样也提高了生产率，最大引线数达到300，安装密度达到10-50脚／cm'，此时也是金属引线塑料封装的黄金时代。 第三个阶段：90年代的焊球阵列封装(BGA)／芯片尺寸封装(CSP)时代，日本的半导体工业在80年代一直领先于美国，而90年代美国超过了日本，占据了封装技术的主导地位，他们加宽了引线节距并采用了底部安装引线的BGA封装，BGA的引线节距主要有1.5mm和1.27mm两
电子封装中引线键合的焊接工艺参数优化-朱志伟
研究生课程论文 (2016-2017学年第二学期) 电子封装中引线键合的焊接工艺参数优化 研究生：朱志伟
电子封装中引线键合的焊接工艺参数优化 摘要：封装中引线键合过程中出现的可靠性问题，如封装中引线键合的失效，其中主要有焊点的断裂和脱落、焊线的断裂和偏移及焊点和焊盘接触界面的断裂等。键合过程中键合参数的不匹配，如键合功率和键合压力的不匹配，就可能导致燥点的断裂或者焊盘的断裂导致封装结构体的失效。现采用正交优化实验方法来优化焊接过程中的键合参数，研究焊接参数对于焊线可靠性的影响。引线键合过程的焊接工艺参数有键合温度、键合时间、键合功率、键合压力及烧球时间、烧球电流和尾丝长度等。研究将分别从烧球正交实验、线尾正交实验出发，对上述键合工艺参数进行实验优化，目的是通过优化键合工艺参数确定引线键合的最优工艺，以期为键合技术找到最佳的工艺窗口。 关键字：引线键合；引线结构参数；正交实验 引言 随着电子系统的小型化、多功能、高性能、高可靠性和低成本化，先进封装技术已成为半导体行业关注的重要焦点之一。由于系统级封装技术[1]（SIP）兼具尺寸小、开发周期短和开发弹性等优势，因而被广泛应用在许多领域。 封装中引线键合[2]过程中出现的可靠性问题对于封装可靠性的影响是至关重要的，封装中引线键合的失效主要有焊点的断裂和脱落[3]、焊线的断裂和偏移[4]及焊点和焊盘接触界面的断裂[5]等一系列失效问题。键合过程中键合参数[6]的不匹配，如键合功率和键合压力的不匹配，就可能导致燥点的断裂或者焊盘的断裂导致封装结构体的失效。采用正交优化实验方法，优化焊接过程中的键合参数，研究焊接参数对于焊线可靠性的影响。 所谓正交实验就是优化多因素、多水平的工艺参数的一种实验方法，它是从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，这些有代表性的点具备“均匀分散，齐整可比”的特点，它是分式析因设计的主要方法。 一、引线键合实验研究 1、引线键合实验设备 ASM Eagle60-X2L焊线机 Dage-Series 4000型号推拉力测试仪 Leica DVM 2500数字显微镜 2、引线键合材料 8mil金线：贺利氏招远（常熟）电子材料有限公司生产（4N金线），性能参数如下：电阻率为2.4-2.7uohms/cm，弹性模量为85-100GPa，抗张强度≥250N/mm2，延展率为2-6%。芯片和基板的尺寸如下表1-1所示： 表1-1 材料及其尺寸表
超声参数对引线键合性能的影响
超声参数对引线键合性能的影响 摘要：介绍了超声引线键合技术的基本技术路线和基本原理，分析了超声波的功率、频率、振动轨迹及压力等参数对超声引线键合性能的影响。相比其它影响参数，采用高频或频复杂振动系统最有利于提高键合性能。 关键词：超声，引线键合，超声焊接 The influence of ultrasonic parameters in wire bonding performance Zhou Guangping1 Liang Zhaofeng1 Zhang Yang2 Lu Yigang2 (1. Shenzhen Polytechnic; 2. College of Physics and Technology, South China University of Technology) ABSTRACT: In this paper, the basic technical rout and the principle of the ultrasonic wire bonding technology were introduced. The parameters, such as ultrasonic power, frequency, the vibration locus, force, etc, which influence the performance of ultrasonic wire bonding, were analyzed. Compared with other influence parameters, the using of high-frequency system or high-frequency complex system is most in favor of increasing bonding performance. KETWORDS: ultrasonic; wire bonding; ultrasonic welding 引言 在超大规模集成电路中，引线键合是封装工艺中半导体芯片和外界连接的关键性工艺，也是最通用最简单而有效的一种连接方式[1-2]。当今，引线键合仍然是第一级连接的主要形式[3]。引线键合(WB)技术是用金属丝将集成电路(IC)芯片上的电极引线与集成电路底座外引线连接在一起的工艺过程，通常采用热压、热超声和超声方法进行，现在常用的键合方法主要是热超声和超声方法，热超声键合已逐步取代了热压键合[4]。 引线键合机的工艺技术涉及光、机、电及软件的设计控制等许多方面[5]。因国外的技术限制，我们国家在这种设备上主要依赖于进口，特别是全自动键合机。在超声焊接系统与工艺方面，主要研究外部条件，如超声波的功率、频率、振动轨迹、振幅、焊接压力的大小、键合时的温度等工艺参数，对键合性能的影响。对于超声工作者，主要研究超声振动系统对于键合性能的影响。本文主要探讨键合机中超声参数对键合性能的影响。 1 超声引线键合技术 一般的引线键合机的超声系统由电信号发生器、换能器（包括压电换能器和聚能器）以及键合工具组成，如图1所示。 电信号发生器是向超声换能器提供超声频电能的一种装置，换能器由压电换能器和聚能器（又称变幅杆）两部分组成，压电换能器将电能转变为机械能，聚能器在传递压电换能器所转换成的振动能量的同时，实现放大输出振幅的功能，键合工具的作用是通过与引线的接触传递超声能，并在静态压力、温度的配合下实现引线与焊盘的键合。 超声键合方法是利用超声波的能量，使金属丝与电极在常温下直接键合，其键合工具头呈楔形，故又称楔键合（楔压焊）。热超声键合方法是先用高压电火花使金属丝端部形成球形，然后在IC芯片上球焊，再在管壳基板上楔焊，故又称为球键合。目前大约有93%的半导体封装采用球键合工艺，5%采用楔键合工艺，其中最为广泛采用的是热超声Ａu丝球键合，主要原因是其键合速度快于超声波Ａl丝楔键合[4,6]。