引线键合详解

元器件的互连封装技术—引线键合技术

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：
• 陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 • 陶瓷和塑料 (CerQuads and PQFPs) • 芯片尺寸封装 (CSPs) • 板上芯片 (COB)
芯片互连例子
采用引线键合的芯片互连
两种键合焊盘
球形键合
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。
楔形键合
其穿丝是通过楔形劈刀背面的一个小孔来实现的，金属丝与晶片键合区平面呈30～60°的角度，当楔形劈刀下降到焊盘键合区时，楔头将金属丝按在其表面，采用超声或者热声焊而完成键合。
超音波接合只能产生楔形接点(Wedge Bond)。它所能形成的形成的连线弧度(称为Profile)与接点形状均小于其他引线键合方法所能完成者。因此适用于焊盘较小、密度较高的IC晶片的电路连线；但超音波接合的连线必须沿著金属迴绕的方向排列，不能以第一接点为中心改变方向，因此在连线过程中必须不断地调整IC晶片与封装基板的位置以配合导线的迴绕，不仅其因此限制了键合的速度，亦较不利于大面积晶片的电路连线。
元器件的互连封装技术 —引线键合技术
Review
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。
电子封装常见的连接方法有引线键合(wire bonding，WB)、载带自动焊（tape automated bonding, TAB）与倒装芯片(flip chip, FC)等三种，倒装芯片也称为反转式晶片接合或可控制塌陷晶片互连 (controlled collapse chip connection ,C4 ) 。

引线键合(电子制造技术ppt)分解

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三种键合工艺比较
键合工艺键合压力键合温度超声波（℃）能量
热压型
高
300-500 无
超声型
低
25 有
热超声型低
100-150 有
适用
适用
引线材料焊盘材料
Au Au、Al
Al、Au Al、Au
Al、Au Au
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两种键合形式比较
ห้องสมุดไป่ตู้
速度键合形式键合工艺键合工具引线材料焊盘材料 v/ N·s - 1
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主要工艺参数介绍
❖ 键合时间
❖ 通常都在几毫秒，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
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主要工艺参数介绍
❖ 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。
❖ 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
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引线键合材料
❖ 焊接工具
❖ 焊接工具负责固定引线、传递压力和超声能量、拉弧等作用。
生形变,通过对时间、温度和压力的调控进行的键合方法 ❖ 超声波键合 ❖ 超声波键合不加热(通常是室温) ,是在施加压力的同时,在被焊件
之间产生超声频率的弹性振动,破坏被焊件之间界面上的氧化层, 并产生热量,使两固态金属牢固键合。 ❖ 热超声键合 ❖ 热压超声波键合工艺包括热压焊与超声焊两种形式的组合。可降低加热温度、提高键合强度、有利于器件可靠性

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。

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。

电子封装中的固相焊接：引线键合

洞而造成键合焊点失效
关键词：线键合；合时序；触参数；合参数；引键接键扩散
中图分类号：Ｎ０．６Ｔ４５９
文献标Байду номын сангаас 码：Ａ
文章编号：０４４０（００ —０４０１０ —５７２１）７０３．６１
焊接的特征。键合过程分为冲击、触和键合三阶段，将接并联系实际键合机台的基本键合时序，发
现接触参数及超声功率和连接压力的大小关系对优质焊点的形成有重要影响：键合完成后的金属原子扩散将有助于金属间化合物的生长，但金属间化合物的过度生长将在界面形成开裂和孔
（ｒｅｃｌＳｍｉｏｄｃｏ（ｈｎ）ｔ．Ｔａｊ０３５ＣｉａＦｅｓａｅｅｃｎｕｔｒＣｉＬｄ，ｉｉ３０８，ｈｎ）ａｎｎ
ＡｂｔａｔＷｉｏｄｎｈｓｏｕａｔｏｏＣｏｎｃｉｎｉｌｃｒｎｃａｋｇｎｎｔｓｒｃ：ｒｂｎｉｇｉｔｅｍｏｔｐｌｒｍｅｈｄｆｒＩｃｎｅｔｎｅｅｔｉｓｐｃａｉｇａｄｉｅｓｐｏｏｈｓｔｅｃａａｔｒｚｔｎｏｏｉｈｓｌｉｇｗｈｔｅｕｉｇｏｆｒｂｎｉｇＴｉｐｐｒｄｖｄｄａｈｈｒｃｅｉａｉｆｓｌｐａｅｗｅｄｎｅｈｒｄｒｎｒａｅｏｄｎ．ｈｓａｅｉｉｅｏｄｔｗｉｏｄｎｎｏ３ｐａｅ，ｉａｔｏｔｃｎｏｄｎｔｏｎｈｔｈｏｔｃａａｅｅｓａｄｒｂｎｉｇｉｔｈｓｓｍｐｃ，ｃｎａｔｄｂｎ，ａｄｉＳｆｕｄｔａｅｃｎａｔｒｍｔｒｎｅａ ’ ｔｐｔｅｒｌｔｎｈｐｂｔｅｌａｏｉｏｒａｄｂｎｉｇｆｒｅａｆｃｈｕｌｙｏａｌｂｎｓｇｅｔ．ｈｅａｉｓｉｅｗｅｎｕｔｓｎｃｐｗｅｎｏｄｎｏｃｆｔｔｅｑａｉｆｂｌｏｄｒａｌｏｒｅｔｙＴｅｄｆｓｎａｅｒｏｄｎｏｔｏｓｔｅｇｏｈｏｔｒｔｌｃｃｍｐｕｄｉｅｏｅ — ｏｈｈｉｕｉｆｒｆｏｔｗｉｂｎｉｇｃｎｒｌｒｗｔｆｎｅｍｅａｌｏｏｎｓｗｈｌｔｖｒｇｗｔｅｈｉｉｅｈｒｉｔｏｕｅｒｃｉｇａｄｖｉｓａｅｉｔｒａｅｗｈｃｌｄｓｏｅｂｌｂｎｓｎｒｄｃｓｃａｋｎｎｏｄｔｈｅｆｃｉｈｗｉｅｔｙｔａｌｏｄ．ｔｎｌｒｈ

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。

浅析引线键合

浅析引线键合摘要：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]。

关键词：集成电路引线键合方向发展Abstract: with the development of integrated circuits, advanced packaging technology constantly changing to adapt to all kinds of semiconductor of new technology and new material requirements and challenges. Semiconductor package internal chip and the external pin and the connection between the chip having established chip and external electrical connection, ensure the chip and outside between the input / output smooth important role, the whole package after the road is the key process in the. Wire bonding technology to achieve a simple, low cost, suitable for various packaging forms and in a connection mode in the dominant, all current package pins above 90% using a wire bond connection [1].Key words: integrated circuit lead wire bonding direction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、芯片粘贴、引线键合都提出了新的要求。

引线键合

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热压焊：金属线过预热至约300至400℃的氧化铝(Al2O3)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线之末端成球状（其直径约金属线直径之2倍），键合头再将金属球下压至已预热至约150至250℃的第一金属焊盘上进行球形结合（Ball Bond）。在结合时，球点将因受压力而略为变形，此一压力变形之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之因素，以形成紧密之结合。
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底面角
4 degree 专门设计用于解决8度或者0度的问题，建议使用小的键合头
8 degree 一般用途，很好的第二键合点丝线截断能力 15 degree 仅仅用于热压焊，使用较少
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键合头直径（T）
主要影响第二键合点的强度，在允许的范围内应该尽可能大，小键合头适合于较密（细间距）键合，小键合头适合于手工操作。
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6
2013/1/14
铝丝
• 纯铝太软而难拉成丝，一般加入 1% Si 或者1% Mg以提高强度。 • 室温下1% 的Si 超过了在铝中的溶解度，导致Si的偏析，偏析的尺寸和数量取决于冷却数度，冷却太慢导致更多的Si颗粒结集。Si颗粒尺寸影响丝线的塑性，第二相是疲劳开裂的萌生潜在位置。 • 掺1%镁的铝丝强度和掺1% 硅的强度相当。 • 抗疲劳强度更好，因为镁在铝中的均衡溶解度为2%,于是没有第二相析出。
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2013/1/14
键合头镀层
光滑涂层 • 较长的使用寿命， • 要进行抛光， • 使得第二键合点光亮， • 减少金属的残留和聚集