引线键合焊点检测原理
集成电路封装中的引线键合技术
学员作业课程名称：集成电路封装与测试作业内容：集成电路封装中的引线键合技术任课教师：张江元学员姓名：蒋涛学员学号： 511412130所在班级：集成电路工程教师评分：集成电路封装中的引线键合技术【摘要】在回顾现有的引线键合技术之后，文章主要探讨了集成电路封装中引线健合技术的发展趋势。
球形焊接工艺比楔形焊接工艺具有更多的优势，因而获得了广泛使用。
传统的前向拱丝越来越难以满足目前封装的高密度要求，反向拱丝能满足非常低的弧高的要求。
前向拱丝和反向拱丝工艺相结合，能适应复杂的多排引线健合和多芯片封装结构的要求。
并具体以球栅阵列封装为例，介绍了检测手段。
不断发展的引线健合技术使得引线健合工艺能继续满足封装日益发展的要求，为封装继续提供低成本解决方案。
【主要内容】1. 引线键合工艺1. 1 楔形焊接工艺流程1. 2 圆形焊接工艺流程1. 3 主要工艺参数介绍1.3.1 键合温度1.3.2 键合时间2. 引线键合材料2. 1 焊线工具2. 2 引线材料3. 引线键合线弧技术3. 1 前向拱丝3. 2 反向拱丝4. 键合质量的判定标准4. 1电测试4. 2 边界扫描检测4. 3 X射线测试5. 小结参考文献1. 引线键合工艺在IC封装中，芯片和引线框架(基板)的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。
有三种方式实现内部连接：倒装焊、载带自动焊和引线键合。
虽然倒装焊的应用增长很快，但是目前90％以上的连接方式仍是引线键合。
这个主要是基于成本的考虑。
虽然倒装焊能大幅度提升封装的性能，但是过于昂贵的成本使得倒装焊仅仅用于一些高端的产品上。
事实上对于一般产品的性能要求，用引线键合已经能够达到，没有必要使用倒装焊引起额外的成本增加。
对于封装厂商来说，使用倒装焊意味着目前传统的引线键合、模塑设备的淘汰，需要引入新的倒装焊设备，这个投资是非常巨大的。
传统的封装尺寸比较大，因而引线键合所使用的线的直径比较大，线弧也比较高，一般在150m～250m之间。
03 1 1 引线键合工艺
电子制造技术基础夏卫生副教授/博士1连接与电子封装中心材料科学与工程学院推荐图书IC Package Structure（IC结构图）TOP VIEW SIDE VIEW Lead Frame 引线框架Gold Wire金线Die Pad芯片焊盘Epoxy银浆Mold Compound 环氧树脂第三章元器件的互连封装技术什么是引线键合工艺及对比工艺应用例主要参数/设备性能检测方法劈刀参数第一节引线键合技术Review电子工程中最早采用的互连技术是钎焊，为适应微电子产业微细化的要求，已经开发并广泛使用的互连技术有以下三种:引线键合技术、载带自动焊技术和倒装焊技术。
在微电子封装中，互连技术对器件性能的影响是很关键，特别是芯片互连对电子器件的长期使用的可靠性影响很大。
半导体器件的失效大约有1/4到1/3是由芯片互连导致。
在半导体加工制造领域，引线键合是芯片封装过程的一种主要电互连方式。
该技术以其成本低、操作简单等优点占据了芯片封装领域70%份额。
电子封装始于IC晶片制成之后，包括IC晶片的粘结固定、电路连线、密封保护、与电路板之接合、模组组装到产品完成之间的所有过程。
Review电子封装常见的连接方法:引线键合（Wire Bonding，WB）载带自动焊（Tape Automated Bonding ，TAB）倒装芯片（Flip Chip，FC）,也称为反转式晶片接合或可控制塌陷晶片互连（Controlled Collapse ChipConnection，C4）引线键合（Wire Bonding）什么是引线键合？？用金属丝将芯片的I/O端（Inner Lead Bonding Pad: 内侧引线端子）与对应的封装引脚或者基板上布线焊区（Outer Lead Bonding Pad: 外侧引线端子）互连，实现固相焊接过程.原理：◆采用加热、加压或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，金属细丝通常为20～50μm直径的Au、Al或者Si-Al丝。
键合技术 引线键合的失效机理
引线键合的失效机理目录1、引线键合---------------------------------------------------3 1.1常用的焊线方法-------------------------------------------31.1.1热压键合法--------------------------------------------31.1.2超声键合法--------------------------------------------31.1.3热超声键合法------------------------------------------31.1.4三种各种引线键合工艺优缺点比较------------------------41.2引线键合工艺过程-----------------------------------------42、键合工艺差错造成的失----------------------------------------62.1焊盘出坑------------------------------------------------7 2.2尾丝不一致----------------------------------------------72.3键合剥离------------------------------------------------72.4引线弯曲疲劳--------------------------------------------72.5键合点和焊盘腐蚀----------------------------------------72.6引线框架腐蚀--------------------------------------------82.7金属迁移------------------------------------------------82.8振动疲劳------------------------------------------------83、内引线断裂和脱键--------------------------------------------84、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----------------------------------94.3改善方法------------------------------------------------105、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----------------------------105.3引线疲劳------------------------------------------------116、键合应力过大造成的失效-------------------------------------11 参考文献-------------------------------------------------------121、引线键合引线键合是芯片和外部封装体之间互连最常见和最有效的连接工艺。
焊点的质量及检查
a 与引线浸润不良图3-1-1虚焊现象 焊点的质量及检查对焊点的质量要求，应该包括电气接触良好、机械接触牢固和外表美观三个方面，保证焊点质量最关键的一点，就是必须避免虚焊。
第一节虚焊产生的原因及其危害虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面上，如图3-1-1所示。
虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的，它的焊点成为有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现时好时坏的不稳定现象，噪声增加而没有规律性，给电路的调试、使用和维护带来重大隐患。
此外，也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内，保持接触尚好，因此不容易发现。
但在温度、湿度和振动等环境条件推选用下，接触表面逐步被氧化，接触慢慢地变得不完全起来。
虚焊点的接触电阻会引起局部发热，局部温度升咼又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化，最终甚至使焊点脱落，电路完全不能正常工作。
这一过程有时可长达一、二年。
据统计数字表明，在电子整机产品故障中，有将近一半是由于焊接不良引起的，然而，要从一台成千上万个焊点的电子设备里找出引起故障的虚焊点来，这并不是一件容易的事。
所以，虚焊是电路可靠性的一大隐患，必须严格避免。
进行手工焊接操作的时候，尤其要加以注意。
一般来说造成虚焊的主要原因为焊锡质量差；助焊剂的还原性不良或用量不够；被焊接处表面未预先清洁好，镀锡不牢；烙铁头的温度过高或过低，表面有氧化层；焊接时间太长或太短，掌握得不好；焊接中焊锡尚未凝固时，焊接元件松动。
第二节对焊点的要求电子产品的组装其主要任务是在印制电路板上对电子元器件进行焊锡，焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，就要影响整机的质量，因此在焊接时，必须做到以下几点：1可靠的电气连接焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段。
锡焊连接不是靠压力而是靠焊接过程形成牢固连接的合金层达到电气连接的目的。
如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层，也许在最初的测试和工作中不易发现焊点存在的问题，这种焊点在短期内也能通过电流，但随着条件的改变和时间的推移，接触层氧化，脱离出现了，电路产生时通时断或者干脆不工作，而这时观察焊点外表，依然连接良好，这是电子仪器使用中最头疼的问题，也是产品制造中必须b 与印制板浸润不良十分重视的问题。
引线键合工艺介绍及质量检验
１引言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］。
目前封装形式一方面朝着高性能的方向发展，另一方面朝着轻薄短小的方向发展，对封装工艺圆片研磨、圆片粘贴、引线键合都提出了新的要求。
其中引线键合是很关键的工艺，键合质量好坏直接关系到整个封装器件的性能和可靠性。
本文将对引线键合工艺展开研究，分析影响键合质量的关键参数，以使引线键合满足封装工艺高质量、高可靠性的要求。
２引线键合工艺２．１简介引线键合工艺分为３种：热压键合（Ｔｈｅｒｍｏ－ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＢｏｎｄｉｎｇ），超声波键合（ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＢｏｎｄｉｎｇ）引线键合工艺介绍及质量检验吕磊（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京东燕郊１０１６０１）摘要：介绍了引线键合工艺流程、键合材料及键合工具，讨论分析了影响引线键合可靠性的主要工艺参数，说明了引线键合质量的评价方法，并提出了增强引线键合可靠性的措施。
关键词：引线键合；球形键合；楔形键合；毛细管劈刀；楔形劈刀；键合拉力测试；键合剪切力测试中图分类号：ＴＮ３０７文献标识码：Ａ文章编号：１００４－４５０７（２００８）０３－００５３－０８ＴｈｅＰｒｏｃｅｓｓＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆＷｉｒｅＢｏｎｄｉｎｇＬＶＬｅｉ（Ｔｈｅ４５ｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，ＢｅｉｊｉｎｇＥａｓｔＹａｎｊｉａｏ１０１６０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ、ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｏｏｌｓｏｆｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ，ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ；Ｂａｌｌｂｏｎｄｉｎｇ；Ｗｅｄｇｅｂｏｎｄｉｎｇ；Ｃａｐｉｌｌａｒｙ；Ｗｅｄｇｅ；ＢｏｎｄＰｕｌｌＴｅｓｔ收稿日期：２００８－００－００与热压超声波键合（Ｔｈｅｒｍｏ－ｓｏｎｉｃＢｏｎｄｉｎｇ）［２～３］。
引线键合（WireBonding）
引线键合（WireBonding）引线键合(Wire Bonding)——将芯片装配到PCB上的方法 | SK hynix Newsroom结束前工序的每一个晶圆上，都连接着500~1200个芯片（也可称作Die）。
为了将这些芯片用于所需之处，需要将晶圆切割(Dicing)成单独的芯片后，再与外部进行连接、通电。
此时，连接电线（电信号的传输路径）的方法被称为引线键合（Wire Bonding）。
其实，使用金属引线连接电路的方法已是非常传统的方法了，现在已经越来越少用了。
近来，加装芯片键合（Flip Chip Bonding）和硅穿孔（Through Silicon Via，简称TSV）正在成为新的主流。
加装芯片键合也被称作凸点键合（Bump Bonding），是利用锡球（Solder Ball）小凸点进行键合的方法。
硅穿孔则是一种更先进的方法。
为了了解键合的最基本概念，在本文中，我们将着重探讨引线键合，这一传统的方法。
一、键合法的发展历程图1. 键合法的发展史：引线键合(Wire Bonding)→加装芯片键合(Flip Chip Bonding)→硅穿孔（TSV）下载图片为使半导体芯片在各个领域正常运作，必须从外部提供偏压（Bias voltage）和输入。
因此，需要将金属引线和芯片焊盘连接起来。
早期，人们通过焊接的方法把金属引线连接到芯片焊盘上。
从1965年至今，这种连接方法从引线键合(Wire Bonding)，到加装芯片键合(Flip Chip Bonding)，再到TSV，经历了多种不同的发展方式。
引线键合顾名思义，是利用金属引线进行连接的方法；加装芯片键合则是利用凸点（bump）代替了金属引线，从而增加了引线连接的柔韧性；TSV作为一种全新的方法，通过数百个孔使上下芯片与印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）相连。
二、键合法的比较：引线键合(Wire Bonding)和加装芯片键合(Flip Chip Bonding)图2. 引线键合(Wire Bonding) VS加装芯片键合(Flip Chip Bonding)的工艺下载图片三、引线键合（Wire Bonding）是什么？图3. 引线键合的结构（载体为印刷电路板（PCB）时）下载图片引线键合是把金属引线连接到焊盘上的一种方法，即是把内外部的芯片连接起来的一种技术。
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 searchheight)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•7.松开线夹键合头上升到“tail heightposition”形成预留尾丝长度•8.线夹关闭，键合头上升将金线从第二键合点尾端压痕处拉断。
引线键合工艺介绍及质量检验
引线键合工艺介绍及质量检验引线键合工艺是一种广泛应用于电子元器件制造的连接技术，它通过金属引线的熔融连接实现芯片与外部电路的连接。
这种工艺具有高可靠性、低成本、高生产效率等优点，因此在电子产业中得到广泛应用。
本文将详细介绍引线键合工艺的过程、质量检验方法及其应用实例。
准备：包括芯片贴装、引线框架设计、选择合适的引线材料和键合设备等。
键合：通过加热或超声波能量使金属引线与芯片和外部电路键合。
检测：对键合后的产品进行外观和功能性检测。
封装：将检测合格的产品进行封装，以保护其内部电路并提高可靠性。
质量检验是保证引线键合工艺成品质量的重要环节。
以下是一些建议的质量检验步骤和方法：外观检测：通过目视或显微镜检查产品外观，判断是否有键合不良、毛刺、断线等问题。
功能性检测：利用检测仪器进行电气性能测试，确保产品在规定范围内正常运行。
X光检测：利用X光无损检测技术对产品内部结构进行观察，以发现潜在的内部缺陷。
可靠性测试：进行环境试验、寿命测试等，以评估产品的长期性能和可靠性。
微处理器封装：在微处理器封装中，引线键合工艺用于将芯片与外部电路进行连接，以确保微处理器能够正常工作。
传感器制造：在传感器制造中，引线键合工艺用于将敏感元件与信号处理电路进行连接，以提高传感器的精度和可靠性。
医疗设备制造：在医疗设备制造中，引线键合工艺用于将电子元件与医疗器械进行连接，以确保医疗器械的安全性和有效性。
引线键合工艺作为电子元器件制造中重要的连接技术，具有不可替代的地位。
通过对其工艺过程的了解和对其质量检验方法的掌握，有助于提高电子元器件制造的整体水平和产品的可靠性。
随着科技的不断发展，我们有理由相信，引线键合工艺将继续在未来的电子产业中发挥重要作用。
超声引线键合点是指通过超声波振动将金属导线与芯片或基板连接起来的连接点。
超声引线键合点的形态包括圆形、椭圆形、扁平形等，其中圆形是最常见的形态。
超声引线键合点的形态受多种因素影响，如键合工艺参数、金属导线材料、芯片或基板材料等。