铜线键合演示幻灯片
单晶铜线键合工艺
·铜线键合工艺一、铜线工艺对框架的特殊要求-------铜线对框架的的要求主要有以下几点：1、框架表面光滑，镀层良好；2、管脚共面性良好，不允许有扭曲、翘曲等不良现象。
3、管脚粗糙和共面性差的框架拉力无法保证且容易出现翘丝和切线造成的烧球不良，压焊过程中容易断丝及出现tail too short ；二、保护气体----安装的时候保证E-torch上表面和right nozzle 的下表面在同一个平面上．才能保证烧球的时候，氧化保护良好．同时气嘴在可能的情况下尽量靠近劈刀，以保证气体最大范围的保护三、劈刀的选用——同金线相比较，铜线选用劈刀差别不是很大，但还是有一定的差异：1、铜线劈刀T 太小2nd容易切断，造成拉力不够或不均匀2、铜线劈刀CD不能太大，也不能太小，不然容易出现不粘等现象3、铜线劈刀H与金线劈刀无太大区别（H比铜丝直径大8µm即可，太小容易从颈部拉断）4、铜线劈刀CA太小线弧颈部容易拉断，太大易造成线弧不均匀；5、铜线劈刀FA选用一般要求8度以下（4-8度）6、铜线劈刀OR选用大同小异四、压焊夹具的选用铜线产品对压焊夹具的选用要求非常严格，首先夹具制作材料要选用得当，同时夹具表面要光滑，要保证载体和管脚无松动要，否则将直接影响产品键合过程中烧球不良、断线、翘丝等一系列焊线问题。
·铜线的特性及要求1. 切实可行的金焊线替代产品。
2. 细铜焊线（<1.3mil）3. 铜焊线，机械、电气性质优异，适用于多种高端、微间距器件，引线数量更高、焊垫尺寸更小。
铜焊线（1.3-4mil）4.铜焊线，不仅具有铜焊线显著的成本优势，而且降低了铜焊点中的金属间生长速度，这样就为大功率分立封装带来了超一流的可靠性。
·成本优势由于铜的成本相对较低，因此人们更愿意以铜作为替代连接材料。
对于1mil焊线，成本最高可降低75%*，2mil可达90%*，具体则取决于市场状况。
铜线键合
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD IV
COPPER
BONDING
铜丝键和与其他键和对于BONDINGPAD的设计也会有所 差异，在焊盘的构造、大小、厚度方面的参数要求会有很大 不同。
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD IV
ＣＯＰＰＥＲ ＷＩＲＥ ＢＯＮＤＩＮＧ
铜丝引线键合
·铜丝键合的意义
·铜丝键和的现状 ·铜丝键和的困扰
INDEX
铜丝键和
目前，很大一部分集成电路的生产是依靠引线键和 来完成的。 引线键和（wire bounding）是指使用细金属丝 将 半导体芯片的电极焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板 上技术布线焊区连接起来的工艺技术。 COPPER 焊接方式主要有热压焊 、超声键和焊和金丝球焊。 原理是采用加热、加压 WIRE BONDING 和超声等方式破坏被焊表面 MEANING Period 的氧化层和污染，产生塑性 I 变形，使得引线与被焊面亲 密接触，达到原子间的引力 BACKGROUND 范围并导致界面间原子扩散 而形成焊合点。
铜丝键和
WIRE BONDING
PRESENT SITUATION
PERIOD V
COPPER
可靠性
铜丝焊球的退火后力学 性能，抗剪强度会随着退 火时间增加而变大。 将铜丝与金丝在同一 温度下工作，经受相同温 度范围下的热循环实验。 収现铜丝的热疲劳寽命至 少不低于金丝键和。
随着市场对高纯度、耐高温、超微细、超长度的键合丝需 求迅速增长,使键合铜丝的収展面临机遇与挑战。 目前键合铜丝生产与应用仍然存在一些的突出问题有待迚 行深入的研究。 1.超微细铜线的拉制
《键合技能培训》课件
优化工艺参数
通过不断试验和调整，找到最佳的工艺参数 组合，提高键合质量和效率。
建立质量管理体系
制定完善的质量管理体系和规章制度，确保 产品质量得到有效控制和管理。
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CATALOGUE
键合技术的应用案例
集成电路封装中的键合应用
总结词
集成电路封装中，键合技术主要用于连接芯片与引线框架， 实现电气连接和机械固定。
或分子结合在一起。
键合的物理基础
总结词
键合的物理基础主要包括量子力学和分子运动论。
详细描述
量子力学是描述微观粒子运动和相互作用的科学，它解释了原子和分子的结构 和性质。分子运动论则从宏观角度解释了物质的热性质和分子运动。这些理论 为理解键合的物理基础提供了重要的理论基础。
键合的化学基础
总结词
键合的化学基础主要包括共价键、离子键和金属键等。
VS
详细描述
在传感器封装中，传感器芯片与基板之间 的连接是关键环节。键合技术通过将传感 器芯片与基板上的电极进行连接，实现信 号传输和机械固定。常用的键合技术包括 超声键合、热压键合和球状键合等。
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CATALOGUE
总结与展望
键合技术的总结
键合技术的基本原理
详细介绍了键合技术的基本原理，包括键合的概念、键合的分类 以及键合的物理机制等。
键合技术广泛应用于电子封装 、微电子器件制造、光电子器 件制造等领域。
键合技术的应用领域
01芯片与基板连接在一 起，实现芯片与外部电路 的互连。
微电子器件制造
在微电子器件制造中，键 合技术用于将不同材料连 接在一起，形成复杂的电 路和结构。
光电子器件制造
无损检测
利用超声波、X射线等技术，在不破 坏产品的情况下进行内部结构和键合 质量的检测。
导线的连接方法ppt课件
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图8
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• （7）双芯或多芯电线电缆的连接。双芯护 套线、三芯护套线或电缆、 多芯电缆在连 接时，应注意尽可能将各芯线的连接点互 相错开位置，可以更好地防止线间漏电或 短路。图9(a)所示为双芯护套线的连接情况， 图 9(b)所示为三芯护套线的连接情况，图 9(c)所示为四芯电力电缆的连接情况。
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图 13
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• 较粗（一般指截面16mm2以上）的铜导线接头可 用浇焊法连接。浇 焊前同样应先清除铜芯线接头 部位的氧化层和黏污物，涂上无酸助焊剂，并将 线头绞合。将焊锡放在化锡锅内加热熔化，当熔 化的焊锡表面呈磷黄色说明锡液已达符 合要求的 高温，即可进行浇焊。浇焊时将导线接头置于化 锡锅上方，用耐高温勺子盛上锡液从导线接头上 面浇下，如图4-63所示。刚开始浇焊时因导线接 头温度 较低，锡液在接头部位不会很好渗入，应 反复浇焊，直至完全焊牢为止。浇焊的接头表面 也应光洁平滑。 （
入后捏平芯线，然后将每一边的芯线线头分作3组， 先将某一边的第1组线头翘起并紧密缠绕在芯线上， 再将第2组线头翘起并紧密缠绕在 芯线上，最后 将第3组线头翘起并紧密缠绕在芯线上。以同样方 法缠绕另一边的线头。
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图4
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• （4）多股铜导线的分支连接。多股铜导线 的T字分支连接有两种方法，一种方法如图 5所示，将支路芯线90°折弯后与干路芯线并 行[见图5(a)]，然后将线头折回并紧密缠绕 在芯线上即可[见图5(b)]。
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• 然后用压接钳或压接模具压紧套管，一般 情况下只要在每端压一个坑即可满足接触 电阻的要求。在对机械强度有要求的场合， 可在每端压两个坑，如图 4-58(b)所示。对 于较粗的导线或机械强度要求较高的场合， 可适当增加压坑的数目
GOCU铜线键合工艺
铝垫下面金属层的断裂 （用王水）
化学腐蚀 30-60sec 烘烤30 min@ 200℃
滴管
清洗
硝酸 (65%-69%) 去离子水 样品
样品 在焊盘上滴硝酸 (HNO3)
吹干
气 枪
样品
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丙酮 (Acetone)
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EDX 和高倍显微镜下元素分析照片
焊球厚度
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混合气和氮气对参数窗口大小的影响
CuPd
工艺参数窗口
低EFO打火电流带来小的参数窗口 氮气条件下的窗口小过混合气条件下的窗口
超声功率
Gas type EFO current BP:53 45mA N2H2 gas 70mA 95mA 45mA N2 gas 70mA 95mA ball lift ball lift
N2 N2H2
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EFO电流对纯铜线FAB球和焊球硬度的影响
低EFO电流
40 m
Bare Cu
高EFO电流
40 m
Vickers Hardness
Low EFO
High EFO
ASM Proprietary Information
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混合气和氮气对镀钯铜线FAB球的影响
镀钯铜线
CuPd
混合气(N2H2)
氮气 同心球
H
同心球
电弧收缩效应 (thermal pinch effect)
电弧发散效应 由于钯的熔点比铜高很多, 线将会从 中心开始熔化
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铜线键合注意
铜丝键合工艺及操作注意事项对键合铜丝产生弹坑问题的相关原理的解释键合铜丝作为微电子工业的新型材料,已经成功替代键合金丝应用于半导体器件后道封装中。
随着单晶铜材料特性的提升和封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝在硬度，延展性等指标方面已逐渐适应了半导体的封装要求。
其应用已从低端产品向中高端多层线、小间距焊盘产品领域扩展。
因而，在今后的微电子封装发展中，铜丝焊将会成为主流技术。
采用铜丝键合工艺不但能降低半导体器件制造成本，更主要的是作为互连材料，铜的物理特性优于金。
目前，铜丝键合工艺中有两个方面应予以高度重视：一是铜丝储存及使用条件对环境要求高，特别使用过程保护措施不当易氧化；二是铜丝材料特性选择、夹具选择、设备键合参数设置不当在生产制造中易造成芯片焊盘铝挤出、破裂、弹坑、焊接不良等现象发生，最终将导致产品电性能及可靠性问题而失效。
因此，铜丝键合应注意以下工艺操作事项及要求，以确保铜丝键合的稳定及可靠性。
1、铜焊线的包装和存放：铜具有较强的亲氧性，在空气中铜丝容易氧化，所以铜丝必须存放于密封的包装盒中以减少环境空气中带来的氧化现象。
于是要求各卷铜焊线必须采用吸塑包装，并在塑料袋内单独密封。
贮藏时间一般为在室温（20～25℃）下4～6个月。
铜丝一旦打开包装放于焊线机上，铜丝暴露于空气中即可产生氧化。
原则上要求拆封的铜丝在48小时（包括焊线机上的时间）内用完为好，最长不超过72小时。
2、惰性保护气体：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，常造成焊球变型或氧化。
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。
目前，铜丝键合新型EFO工艺增加了一套铜丝专用装置（K&S公司配置相对封闭的防氧化保护装置），是在成球及楔线过程中增加惰性气体保护功能，以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。
通常保护气体有两种防氧化方式：一种是采用纯度为5个“9”以上的100%氮气作为保护气体；另一种是采用90～95%氮气和5～10%氢气的保护加还原的混合气体。
ACB-1000 铜线键合技术介绍
実装方法 实装方法 金ワイヤボンド 金线焊接 フリップチップ Flip芯片
配線抵抗 インフラ（設備コス フレキシビリティ 配线电阻 ト）基础构造（设备 适应性 成本） △ ◎ ○ △ ○ △
銅ワイヤボンド 铜线焊接
○
○
○
銅線の対金線メリット（铜线的优点）
1. コスト低減 成本低减
1) 原材料費
金価格：2005年平均\1620/g ⇒ 2008.７月 \3500/gと約3年間で倍以上に高騰 対し銅は\950/kg（2008.7月） と素材ベースでは比較にならない程安価である。 金价格：2005年平均1620/g,2008,7月3500/g，3年间翻了一倍 相对于铜的话，2008年7月价格为950/kg，可以说是不能和金价格进行比较的便宜
2) ワイヤ価格：加工が容易な太線ほど価格優位性大
线价格：加工粗线的话，价格优越性越大
銅線の対金線 価格比概算
線径 [μm] 対金線価格
20 -60％
25 -の置き換えはコストメリット有り。铜线换金线有成本消减的优点 但しフォーミングガス供給設備等が別途必要となる。但Forming gas供给设备别途需要
※ 純度が低い３Ｎワイヤ（99.9%)が他と比較して、 同一パラメータ時のFAB径が大きい。（金ワイヤも同様） これは不純物が入ることにより融点が低下し、 溶解が容易となることが一因であると推測する。 纯度低的3N线和其它相比，同一参数的情况下FAB径大。 有不纯物混入的场合也是容易分解的一个原因
Al-Splashの影響
Capillaryの先端剛性を高めるた め、Loopに影響しない範囲で BNRを小さくすると効果がある。 为了提高 Capillary的先端刚性， 在不影响LOOP的范围内，有变 小BNR效果。 Au Capillary
引线键合详解PPT学习教案
会计学
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第一章 概论
1.1 简介 1.2 工艺方法
1.2.1 超声焊接 1.2.2 热压焊接 1.2.3 热声焊接 1.3 特点
第二章 线材
2.1 纯金属 2.1.1 金丝 2.1.2 铝丝 2.1.3 铜丝
2.2 金属冶金系 2.2.1 Au-Au系 2.2.2 Au-Al 系 2.2.3 Au-Cu系 2.2.4 Au-Ag 系 2.2.5 Al-Al 系 2.2.6 Al-Ag 系 2.2.7 Al-Ni 系 2.2.8 Cu-Al 系
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第三章
3.1键合方式
球形键合 ➢一般弧度高度是150 um 。 ➢弧度长度要小于100倍的丝线直径。 ➢键合头尺寸不要超过焊盘尺寸的3/4。 一般是 丝线直 径的2.5到5倍,取决于 劈刀几 何现状 和运动 方向。 ➢球尺寸一般是丝线直径的2到3倍,细间 距约1.5倍,大 间距为3 到4倍。 楔形键合 ➢即使键合点只大于丝线2-3 mm 也可形成牢固的键合。 ➢焊盘尺寸必须支持长的键合点和尾端 。 ➢焊盘长轴必须在丝线的走向方向。 ➢焊盘间距因该适合于固定的键合间距 。
第一章概论11简介12工艺方法121超声焊接122热压焊接123热声焊接13特点第二章线材21纯金属211金丝212铝丝213铜丝22金属冶金系221auau系222aual223aucu系224auag225alal226alag227alni228cual23材料选择231引线232焊盘材料24选材要求33键合工具331楔形劈刀332毛细管劈刀34键合点设计341输入因素35键合参数36键合评价37细间距能力比较38弧度走线方向第三章键合31键合方式311球形键合312楔形键合313比较32键合设备第四章失效41键合失效411焊盘清洁度4111卤化物4112镀层涂覆时的污染41134114多种有机物污染4115其他导致腐蚀或者破4117人为因素412焊盘产生弹坑413键合点开裂和翘起4131开裂原因414键合点尾部不一致415键合点剥离416引线框架腐蚀42可靠性失效421imc的形成4211原因4212空洞形422丝线弯曲疲劳423键合点翘起424键合点腐蚀425金属迁移426振动疲劳第五章清洗51概述52清洗方法521等离子体清洗522紫外臭氧清洗第六章应用61范围62实例第七章未来发展第一章11简介用金属丝将芯片的io端与对应的封装引脚或者基板上布线焊区互连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等金属细丝是直径为几十到几百微米的aual或者sial丝