压焊工艺原理与质量控制

金球与铝垫的焊接模式
压力 (FORCE) 水汽及杂质 玻璃层
纯铝
振荡 (POWER) 氧化铝
金球
温度
二氧化矽層
矽層 温度
BONDING 的四大基本要素：
要如何才能得到最佳的焊接，主要要素下： A. 压力。(BOND FORCE) B. 超声波输出。(Ultrasonic Power) C. 焊接时间。(BOND TIME) D. 焊接温度。(TEMPERATURE)
注：推拉力一次不过，技术员会清洗调机料， 参数及设备不做任何调整，进行二次首检。
15、压焊首检推拉力数据相差2倍以上，排除手法问题， 请反馈工程师确认。
16、推拉力一项不过，另一项需子组失效。
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合格图片
不合格图片
2010-10-13
知识薄弱点
1、抽检手法 2、压焊时间管控 3、弹坑判定 4、胶厚检测 5、SPC录入（零件选择错误=没工作） 6、压焊图盖文控章确认 7、批检时检查各首检章是否完整 8、首检不过，再次首检动作
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1、抽检手法(防塌丝措施)
2、压焊时间管控
1、信息核对
1.封装形式 2.压焊图编号 3.客户代码 4.焊丝规 格、有效期 5.框架规格 6.加工信息：是否填写 完整，加工时间是否符合规定 7.流程卡备注 8. 压焊图备注（AT10线长等） 9.流程卡背面是否有 文控中心印章
2、压焊图布线核对
对于K-NET 程序管控的机台，同一压焊图产品首检时， QC 需核对同一排2 个机台加工产品的布线，布线合 格，其他机台只需核对程序名中压焊图号与流程卡 压焊图号相符。（其他检测项目如弧高、推拉力需 每个机台测量确认）
注意：框架方向、对称芯片（LOGO）
3、外观检验
在6～45 倍显微镜进行压焊质量外观检验，检验标准 依据《集成电路压焊质量标准》。不易确定的情况， 可以在高倍显微镜下进行确认。
缺陷：漏焊线、重焊线、脱球、球形不良、断丝、铝 挤等。
4、弧高、球高、球径
弧高、球高、球径严格按照控制计划频次，质量标 准规格进行测量。
Ultrasonic Power
① 促进结合表面间的原子相互扩散； ② 使焊线及焊接表面软化； ③ 超声功率可使键合面间产生少量的热量； ④ 键合机换能杆的振动幅度与超声能量成正比； ⑤ 超声能量高，振幅会大，键合球尺寸大。
BONDING 的四大基本要素（续）：
Bond Time
① 键合时间即是键合过程中超声能量的作用时间； ② 键合时间一般设定为最短5毫秒到3980毫秒； ③ 过短的超声时间设定一般不能完成有效的键合。
压焊工艺原理与质量控制
压焊工艺原理与质量控制
压焊的工艺原理 压焊的质量控制 知识薄弱点
压焊（ WIRE BOND ）的工艺原理
Wire bond基础知识 BONDING 的四大基本要素 Wire bond相关工具 Wire bond工艺原理示意图
WIRE BOND基础知识
压焊是做什么的？ 压焊就是用金、铜等导线将粘在框架上的芯 片与框架管脚连通，即芯片可通过管脚与外 部电路形成通路，来发挥其功能。
什么是 WIRE BOND
铝垫
焊线
L/F DIE
WIRE BOND基础知识（续）
焊线工艺分类 1。热超声/金丝球焊 2。超声楔焊 3。热压焊 注：目前90%以上的半导体封装技术采用是热超声/
金丝球焊，我司亦运用此工艺。
WIRE BOND基础知识（续）
热超声/金丝球焊原理： 在高温，超声波功率，压力及其他因素的作用下，象 金和铝这样相互接触的两种金属发生软化变形，同 时两种金属间发生原子扩散形成金属化合物 (Intermatellic Compound)或合金(Alloy)，保证焊线键 合是可靠的电路连接。
4、遇到没有零件可选及不知如何选择零件，请反馈 小组长、班长、工程师，不可根据感觉判断。
6、压焊图盖文控章确认
7、批检时检查各首检章是否完整
8、首检不过，调机后再次首检重重新检验各项 检测项目
9、不能确认异常请反馈小组长，不能解决小组 长反馈班长，不能解决班长反馈工程师
10、换劈刀首检拉力不过需保存数据，并让技术员输入 原因措施，保存数据进行子组失效。
注：HW02 客户DFN10L 产品：DAF 厚度需 ≥12um
5、SPC录入（零件选择错误=没工作）
1、零件选择：按要求选择正确零件； 2、录入正确信息：注意大小写、中英文混杂； 3、SPC录入时间：录入是根据电脑实时时间导入，
安装SPC电脑时间请勿更改，如发现录入时间与实时 时间不符，需当即反馈；
Gold wire: 0.8 mil
Unit before Wire Bond
Unit after Wire Bond
Operation: 操作： Aim: 目的：
Bond the wires between dice pad to lead 在管脚和芯片之间焊线 To realize the electrical connection between dice and outside 5 实现芯片与外部电路的连接
BONDING 的四大基本要素（续）：
Bond Force ① 将金球或金线固定于焊线位置以便于超声能量的
传播； ② 焊线压力使金线与焊接表面紧密压合，并将金线
延伸变形； ③ 金线延伸使其表面污染破裂，露出纯金； ④ 金线的纯金表面与键合表面相互接触即可发生金
属间的分子键合。
BONDING 的四大基本要素（续）：
5、拉力
拉力测试控制要点 位置：勾针垂直拉金（铜）丝距金（铜）球约1/3 处
（指球与点之间水平距离的1/3）
失效模式
ຫໍສະໝຸດ Baidu
6、推力
推力测试控制要点 位置：推刀放置于测待金球后方约1 个金球直径的距
离，离芯片表面约球高的距离
失效模式
BSOB拉力
BSOB（Bond Stitch On Ball ）是指在焊点互连或芯片 互连产品中，为了保护第二个焊点不被破坏，在第 二个焊点上首先焊一个球，再进行焊接的一种焊接 方法；
拉力的测试方法为，金（铜）丝拉断，勾针垂直于 金（铜）丝放置于金丝下面，且置于靠近打BSOB 焊 点的一边，距离约为点与点之间距离的1/3 处，判断 方法：球从铝垫上脱落、鱼尾从球上脱落为不良。
BSOB推力
推力测试时推刀放置位置：测试前推刀放置于BSOB 球后方约1 个金球直径的距离，离芯片表面约球高的 距离。测试时推刀的剪切高度为5um，判断方法：推 力不足、铝垫脱落、弹坑为不合格。
1、等离子清洗结束到压焊开始时间，金线产品12 小时内完 成，铜线产品4 小时内完成。若超时，则需开具NCLI 单， 并重新清洗（压焊前等离子清洗不得超过2次）。
2、“压焊用时”为上芯烘烤结束刷卡至压焊加工结束刷卡 的时间。 “压焊工序在制时间”为等离子清洗结束刷卡至压焊 加工结束刷卡的时间。 若判定超时，则要求产线开具NCLI 单。 （1）TSSOP 产品，压焊用时ERP 系统设置时间为48h，压 焊工序在制时间系统设置为16h。 （2） QFN、DFN 产品，压焊用时系统设置为36h，压焊工序 在制时间系统设置为28h。
7、弹坑
CUP Wafer Crack: Reject 弹坑: Reject
Non CUP Wafer Crack ：Accept
说明： 测试良率无影响产品：Accept 对影响测试良率产品：Reject
弹坑: Reject 注意：无论什么产品有弹坑均需反馈。
8、IMC
合金面积（IMC）不良 ＜80% REJ（内控标准：≥85%）
换劈刀首检推力不过需保存数据，并让技术员输入 原因措施，保存数据进行子组失效，拉力数据也进行子 组失效。 子组失效：对子组进行选中，点击工具栏子组—失效。
11、AT56每月抽推晶，月报提供。 12、做完首检，SPC请及时关闭。
13、如遇SPC等故障，请反馈班长处理。
14、换劈刀首检：推拉力二次通过，加工产品需 附隔离单，OS全测；推拉力二次仍未通过，开 CAR 围堵反馈；
高
度
加速度
TO RESET
REVERSE LOOP
逆打 等速度
留尾线 等速度
烧一个金球
1 ST BOND TIME
KINK HEIGHT
2 ND BOND TIME
TIME 时间
工艺原理示意图
压焊的质量控制
压焊质量控制宗旨是QC工作中的各项检验与测试合格。 1、信息核对 2、压焊图布线核对 3、外观检验 4、弧高、球高、球径 5、拉力 6、推力 7、弹坑 8、IMC 注：如QC在监测过程中对以上任一项有疑问，须反馈处理。
3、弹坑判定 （1）、弹坑确认清单
（2）、换劈刀前弹坑不过，需拿此机台刚 加工完产品做弹坑验证，无异常流通；弹 坑不合格开CAR围堵反馈。
4、胶厚检测
胶厚=测量值-芯片厚度 胶厚标注（烘烤后）：
1.粘片胶：8～38μm 注：DFN2L(1.00.6×0.50-0.65)产品：
粘片胶厚度≥2 um 且保证四面溢胶； 2. DAF 膜：≥8um (内控：10～22μm)
压焊夹具
主要是为了固定 并加热框架，形 成良好的焊接
WIRE BOND相关工具（续）：
金线
铜线：48小时 镀钯铜线：72小时 合金线：72小时
WIRE BOND工艺原理示意图
BONDING时焊针位置之时序图 工艺原理示意图
BONDING时焊针位置之时序图
焊
针
RESET 位置
LOOP HEIGHT
BONDING 的四大基本要素（续）：
Temperature (加热)
① 加热可以去除键合面上的湿气，油污等污染物； ② 加热还可增加金属原子动能加速原子间的键合过
程。
基本热超声焊工艺步骤
线弧参数
焊线检测（BITS)参数
线的参数
第一焊点参数
第二焊点参数
WIRE BOND相关工具：
劈刀
WIRE BOND相关工具（续）：