金线键合技术
金线键合工艺的质量控制-KSY版-2012
金线键合工艺的质量控制孙伟（沈阳中光电子有限公司辽宁沈阳）摘要：本文介绍引线（Au Wire）键合的工艺参数及其作用原理，技术要求和相关产品品质管控规范，讨论了劈刀、金线等工具盒原材料对键合质量的影响。
关键词：半导体器件(LED),键合金丝；键合功率；键合时间；劈刀；引线支架一引言半导体器件（光电传感器）LED芯片是采用金球热超声波键合工艺，即利用热能、压力、超声将芯片电极和支架上的键合区利用Au线及Ag线试作中（Cu 线也在试验中）对应键合起来，完成产品内、外引线的连接工作。
也是当今半导体IC行业的主要技术课题，因为在键合技术中，会出现设备报警NSOP/NSOL等常规不良，焊接过程中的干扰性等不良，在半导体行业中，键合工艺仍然需要完善，工艺参数需要优化等，键合工艺技术在随着全球经济危机下，随着原材料工艺变革和价格调整下不断探索Bonding新领域的发展。
已经建立了相对晚上的Bonding优化条件的体系中，在原材料的经济大战中，工艺技术将进一步推动优化Bonding条件体系二技术要求2.1 键合位置及焊点形状要求（1）键合第一焊点金球Ball不能有1/4的Bonding到芯片电极之外，不能触及到P型层与N型层分界线。
如下图1所示为GaAs单电极芯片Bonding 状态对比Photo：(2) 第二焊点不得超过支架键合区域范围之内，如图2所示.(3)第一焊点球径A约是引线丝直径Ø的3.5倍（现行1.2MIL金线使用，Ball Size 中心值控制在105um）左右，金球Ball形变均匀良好，引线与球同心，第二焊点形状如楔形，其宽度D约是引线直径Ø的4倍（即目标值：120um）左右，球型厚度H为引线直径Ø的0.6~0.8倍。
金球根部不能有明显的损伤或者变细的现象，第二焊点楔形处不能有明显裂纹。
图3为劈刀作用金球形变Ball形态的示意图。
图4 第二焊点形状：（4）键合后其其他表现技术要求规范：无多余焊丝，无掉片，无损伤芯片，无压伤电极。
镍钯金金线键合机理简析
镍钯金金线键合机理简析1. 引言镍钯金金线键合是一种常用的微电子封装技术，广泛应用于集成电路、传感器和其他微型器件的制造过程中。
本文将对镍钯金金线键合的机理进行详细分析和解释。
2. 镍钯金金线键合的定义镍钯金金线键合是一种通过热压力焊接方式将金线连接到芯片引脚或封装基板上的技术。
该过程使用了镍钯金合金作为焊料，通过高温和压力将焊料与芯片引脚或封装基板表面结合在一起。
3. 镍钯金焊料的特性3.1 镍钯金焊料的成分镍钯金焊料通常由镍、钯和少量其他元素组成。
其中，镍和钯是主要元素，可以根据具体需求进行调整。
这种组成可以提供良好的导电性能、可靠性和耐腐蚀性能。
3.2 镍钯金焊料的熔点镍钯金焊料具有较低的熔点，通常在400-450摄氏度之间。
这使得焊接过程能够在相对较低的温度下进行，避免对芯片引脚或封装基板造成过大的热应力。
3.3 镍钯金焊料的可靠性镍钯金焊料具有良好的可靠性，能够在长期使用和恶劣环境条件下保持稳定的连接。
这主要归因于焊料中镍和钯的高耐腐蚀性和良好的机械强度。
4. 镍钯金金线键合的工艺流程镍钯金金线键合的工艺流程包括以下几个关键步骤：4.1 表面处理首先，需要对芯片引脚或封装基板表面进行处理，以提供更好的连接性能。
常见的表面处理方法包括清洗、去氧化和涂覆保护层等。
4.2 印刷焊膏接下来，在芯片引脚或封装基板上印刷一层薄薄的焊膏。
这一步骤有助于提高焊接质量和连接可靠性。
4.3 放置金线然后，将金线放置在焊膏上。
金线的直径和长度可以根据具体需求进行选择。
4.4 热压力焊接在金线放置好后，使用热压力焊接机将焊料加热到一定温度，并施加适当的压力。
这使得焊料熔化并与芯片引脚或封装基板表面结合在一起。
4.5 冷却和固化最后，等待焊料冷却和固化，确保连接稳定可靠。
这一步骤通常需要一定的时间。
5. 镍钯金金线键合的机理镍钯金金线键合的机理可以分为以下几个方面：5.1 扩散在焊接过程中，镍钯金焊料与芯片引脚或封装基板表面发生扩散反应。
浅谈金线键合
浅谈金线键合胡立波;高敏【摘要】引线键合是用非常细小的线把芯片上焊盘和引线框架连接起来的过程.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键合技术以及影响因素,介绍了键合机工作原理及设备的相关操作.【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)017【总页数】1页(P97)【关键词】引线键合;芯片;键合机【作者】胡立波;高敏【作者单位】江苏商贸职业学院;江苏商贸职业学院【正文语种】中文做集成电路成品的几道工序分别是磨片，划片，装片，固化，烘箱，键合，MC，QC，塑封。
金线键合的步骤是拿料，上料，机器工作，下料，检验。
拿料时要根据这台焊线机所做的是哪种产品去拿料，一台机子上不同的产品是不能混用的，不然芯片就会报废，对焊线机也是很不利的。
上料也是很有讲究的，一个料盒里的每条料不一定是按一个顺序放的，有些头尾没有放一致就要把那条料抽出来反一下再慢慢放入料盒。
上料时一定要认真确认这盒料是否有做过，如果做过了就不能再做了，不然就会双丝。
更不能把料条前后颠倒，这样所有的焊线就都反了，那么芯片就又要报废了。
在确认以上两点后就把料盒的后出口堵上，防止在机器工作时抖动把料条抖出来。
最主要的就是机器工作了，焊线机包括金线机、铝线机、超声波焊线机，而我们所用的就是金线机。
焊线机主要应用于大功率器件比如：发光二极管、激光管、中小型功率三极管、集成电路和一些特殊半导体器件的内引线焊接。
机器用于实现不同介质的表面焊接，是一种物理变化过程，首先金丝的首端必须经过处理形成球形，并且对焊接的金属表面先进行预热处理，接着金丝球在时间和压力的共同作用下，在金属焊接表面产生朔性变形，使两种介质达到可靠的接触并通过超声波摩擦振动，两种金属原子之间在原子亲和力的作用下形成金属键实现了金丝引线的焊接。
1 键合工艺条件1.1 键合机台压力/功率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。
led 晶圆键合
led 晶圆键合LED晶圆键合LED晶圆键合是指将发光二极管（LED）芯片与支撑基底（通常为硅晶圆）键合在一起的工艺过程。
LED晶圆键合技术在LED芯片制造中起着至关重要的作用，它不仅决定了LED的性能和可靠性，还直接影响到LED的成本和生产效率。
LED晶圆键合的过程通常包括以下几个关键步骤：芯片抓取、对准、键合、固化和测试。
首先，LED芯片通过吸盘或真空吸取的方式从晶圆上抓取下来。
然后，将LED芯片与支撑基底进行对准，确保二者的位置和方向正确无误。
接下来，利用键合机器将芯片与基底进行键合，常用的键合方法有金线键合和球形键合。
在键合过程中，金线或球形金属导线被用来连接芯片的电极与基底的电极。
键合完成后，需要进行固化，在高温或高压的环境下，使键合部分的金属导线或球形金属固化，以确保键合的牢固性和稳定性。
最后，对键合完成的LED芯片进行测试，确保其性能符合要求。
LED晶圆键合技术的发展经历了多个阶段。
早期的LED晶圆键合主要采用金线键合技术，即利用金属线将芯片与基底进行连接。
金线键合技术具有成本低、可靠性高的优点，但由于金线材料的限制，其导电性和导热性相对较差，且容易受到外界环境的影响，导致键合的可靠性和稳定性存在一定的问题。
随着LED技术的不断发展，球形键合技术逐渐取代了金线键合技术，成为目前主流的LED晶圆键合方法。
球形键合技术利用球形金属导线代替金线进行键合，相比金线键合，球形键合具有导电性和导热性好、可靠性高、成本低等优势，能够更好地满足高亮度、高功率LED的制造需求。
LED晶圆键合技术的发展不仅改善了LED的性能和可靠性，还提高了LED的生产效率和降低了成本。
通过自动化的键合机器和精密的键合工艺，可以实现对LED芯片的高速、高质量的键合，大大提高了生产效率。
同时，由于新型材料的应用和工艺的改进，LED晶圆键合的成本也得到了有效的控制，使LED的制造成本进一步降低。
然而，LED晶圆键合技术仍然面临一些挑战和改进空间。
金线键合技术
焊线工艺分类(续)
2。超声楔焊
- 利用超声能量作用于压紧在一起的两种
金属间形成键合 3。热压焊 - 利用加热及压紧力形成键合。该技术
1957年在贝尔实验室被使用，是最早的 封装工艺技术，但现在已很少在用。
金线来料检验
- 金线的主要测试指标是抗张强度（拉
断力）及延展率
- 外观检验标准为表面完整性．比较好
的测试方法是使用ＳＥＭ．
- 放线性能
键合工艺质量控制测试
Visual Inspection（目检） Bond Shear（推球） Wire Pull（拉线） Wire peel（第二焊点拉线） IR microscopy（红外线显微镜） Cross-section（抛面分析） Chemical etch（化学腐蚀）
热超声焊与超声楔焊比较
金属线 焊线工具 焊线温度 焊线机
T/S
U/S
Au/Cu
Al/Au
Capillary
Wedge
需加热
室温
-电火花放电烧球 -不需烧球
-焊头与焊线
-焊头与焊线
无方向要求
方向一致
金丝球焊工艺图示
金丝球焊工艺图示(续)
金丝球焊工艺图示(续)
金丝球焊工艺图示(续)
第一点球焊 主要参数
金丝球焊工艺图示(续)
金丝球焊工艺图示(续)
金球形成 主要参数
z 线尾长度 （Wire tail length） z EFO 参数设顶定 (ball size ratio/torch current, torch time) z EFO gap z 线尾熔化后，表面张力使其冷却凝固时形成圆球状 主要特性 z 金球太小会造成capillary堵孔 z 金球太大易产生焊点偏及“Golf”球
金线键合技术
die damage
Bond Shear
破坏性测试 第一焊点推球测试焊点的键合强度 推球测试会在最弱的结合面剪切第一焊 点（金球，金铝结合面，焊点金属层与芯 片基底结合面．．．）．所以推球后需观 察推落模式. 该测试是球焊工艺的业界标准测试项目
Bond Shear (Cont.)
Bond Shear (cont.)
A division of SPT Roth Group
金线键合封装 技术简介
焊线封装工艺
焊线封装工艺：用导线将半 导体芯片上的电极与外部引 脚相连接的工艺，即完成芯 片与封装外引脚间的电流通 路．
焊线工艺(续)
BGA
QFP
焊线工艺(续)
QFN
Smart Card
焊线工艺分类
1。热超声/金丝球焊
Visual Inspection
体视显微镜缺陷目检：
missing wire
broken wire
misbond
bad loop
lifted bond
second bond impression
weak/smashed bond pad/lead bond placement
foreign metter
-失效模式
Ball(Intermetallics) Shear
Ball (Au) Shear
Bond Shear (cont.)
-失效模式
Bond Pad Lift
Cratering
Bond Shear (cont.)
-失效模式
Wire Shear
Bond Shear (cont.)
-失效模式
Composite Ceramic
金丝键合工艺培训
2. 二焊异常&问题：
二焊焊不上&二焊翘起 二焊焊偏 锁球&植球不良 有尾丝&尾丝过长
3. 线弧异常&问题：
金丝坍塌 金丝短路（碰线） 金丝倒伏
4. 其它：
断线 颈部受损 金线受损
武汉昱升光器件有限公司
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依照焊线图将已经黏附在导线架（Leadfream） 上的晶粒（Die）焊垫（Bond Pad）焊上金线以 便导线架外脚与内脚能够连接，使晶粒所设计的 功能能够正常的输出。
金丝（gold wire)
一焊 （Pad)
二焊 （Lead)
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Chamfer径的影响
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Chamfer Angle的影响
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线弧的形成
pad
lead
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线弧的形成
pad
lead
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线弧的形成
pad
lead
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引线键合技术
引线键合技术
引线键合技术是一种微电子制造中常用的连接技术，其主要原理是通过高温、高压下将金属线与芯片内部电路连接起来。
这种技术具有高可靠性、高密度、低成本等优点，已经成为现代电子制造领域中不可或缺的一部分。
引线键合技术主要分为金线键合和铜线键合两种。
其中，金线键合适用于高端芯片，其使用金属线作为连接材料，可以实现更高的导电性能和更好的耐腐蚀性。
而铜线键合则适用于低端芯片，其使用铜线作为连接材料，成本更低，但相对导电性能和耐腐蚀性略有不足。
引线键合技术的发展是电子制造业不断进步的重要标志。
随着科技的不断发展，引线键合技术也在不断升级，成为连接芯片和封装的主流技术之一。
未来，引线键合技术将会更加高效、智能化，为电子制造业的发展带来更大的推动力。
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