1、Wire Bonding 技術入門,Wire Bonding原理 Bonding用 Wire Bonding用 Capillary 焊接时序圖 BSOB&BBOS Wire bonding loop(線弧) Wire bond不良分析,Prepared by: 神浩 Date: Nov. 11th, 2009,Wire Bonding-引線鍵合技術 Wire Bonding的作用 電路連線，使晶片與封裝基板或導線框架完成電路的連線，以發揮電子訊號傳輸的功能 Wire Bonding的分類 按工藝技術： 1.球形焊接（ball bonding) 2.楔形焊接 (wedge bonding) 按焊
2、接原理：,IC封裝中電路連接的三種方式： 倒裝焊（Flip chip bonding) 載帶自動焊（TAB-tape automated bonding) 引線鍵合（wire bonding),1Wire Bonding原理,Wire Bonding的四要素： Time(時間） Power(功率） Force(壓力） Temperature（溫度）,熱超聲焊的原理： 对金属丝和压焊点同时加热加超声波，接触面便产生塑性变形，并破坏了界面的氧化膜，使其活性化，通过接触面两金属之间的相互扩散而完成连接。,2Bonding用 Wire,Au WIRE 的主要特性：,具有良好的導電性，僅次於銀、銅。 电
3、阻率（）的比較 Ag（）Cu（）Au（）Al（） 據有較好的抗氧化性 。 據有較好的延展性，便於線材的制作。常用Au Wire直径为23，25 ，30 具有对熱压缩 Bonding最适合的硬度 具有耐樹脂 Mold的應力的機械強度 成球性好（經電火花放電能形成大小一致的金球） 高純度（4N：99.99%）,3Bonding用 Capillary,Capillary主要的尺寸： H：Hole Diameter (Hole径) T：Tip Diameter B：Chamfer Diameter(orCD) IC：Inside Chamfer IC ANGLE：Inside Chamfer Angl
4、e FA：Face Angle (Face角) OR：Outside Radius,Hole径（） Hole径是由规定的Wire径（Wire Diameter) 来決定 H=1.21.5WD,Capillary的選用：,15(15XX)：直徑1/16 inch （約1.6mm)，標準氧化鋁陶瓷 XX51：capillary產品系列號 18： Hole Size 直徑為0.0018 in.（約46m ） 437：capillary 總長0.437 in.(約11.1mm） GM： capillary tip無拋光; (P： capillary tip有拋光） 50： capillary tip
5、直徑T值為0.0050 in. （約127m） 4： IC為0.0004 in. （約10m） 8D：端面角度face angle為 8 10：外端半徑OR為0.0010 in.（約25m） 20D：錐度角為20 CZ1：材質分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列,Capillary尺寸對焊線品質的影響： Chamfer径（）Chamfer径过于大的话、Bonding強度越弱，易造成虛焊.,Chamfer角（ICA ） Chamfer角：小Ball Size：小 Chamfer角：大Ball Size：大,Chamfer Angle：90,Chamfer Angle：120,将Chamfer角
6、由90变更為120可使Ball形状变大，随之Ball的宽度变宽、与Pad接合面積也能变宽。,荷重过度附加接触面导致破损 Hill Crack発生,OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）： 对Hill Crack、Capillary的OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）的數值是重要影響因素,FA（Face Angle）08變更 FA 08的變更並未能增加Wire Pull的測試強度，但如下图所示，能夠增加2nd Neck部的穩定性。,FA：0,FA：8,4.焊接时序圖,焊头動作步驟 焊头在打火高度( 复位位置 ),焊头在向下运动的过程中, 金球通
7、过空气张力器的空气张力, 使金球紧贴瓷嘴凹槽 FAB Capture Within The Chamfer Diameter of Capillary During Descending Motion, FAB Pull Upwards by Air Tensioner,线夹 打开 Wire Clamp Open,在第一焊点搜索高度开始, 焊头使用固定的速度搜索接触高度 At Search Height Position Bond Head Switch to Constant Speed(Search Speed) to Search For Contact,第一焊点搜索速度1st Sear
8、ch Speed 1,第一焊点搜索高度1st Search Height,焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度,第一焊點接触階段,最初的球形和质量決定于1ST BOND ： CONTACT TIME CONTACT POWER, CONTACT FORCE,线夹打开- Wire Clamp Open,最初的球形影响参数: 接觸压力和预备功率 Impact Force and Standby Power,最终的球形和质量決定于1ST BOND ： BASE TIME BASE POWER BASE FORCE,线夹打开- Wire Clamp Open,第一焊点焊接階段,完成第一点压焊后, 焊头
9、上升到反向高度,反向距离,焊头上升到线弧高度位置,焊头向上运动 BOND HEAD MOVE UP,线夹关上 - WIRE CLAMP CLOSE,计算线长 Calculated Wire Length,线夹关上后, 开始第一点压焊检测 M/C START TO DO THE 1ST BOND NON STICK DETECTION AT LOOP TOP POSITION AFTER W/C CLOSE,搜索延遲,搜索延迟 XY 工作台向第二压点移动 焊头不动SEARCH DELAY XY TABLE MOVE TOWARDS 2ND BOND BH MOTIONLESS,XYZ 移向第二压
10、点搜索高度,第二焊点接触階段,最初的楔形影响参數2nd bond： Contact Time（接触时间） Contact Power（接触功率） Contact Force（接触压力）,焊头在尾丝高度,拉断尾丝,线夹在尾丝位置关上, 把尾丝从第二压点拉断后,焊头上升到打火高度 After Wire Clamp Close At Tail Position , It Will Tear The Wire From Stitch As BH Continue To Ascend To Fire Level,线夹关上 WIRE CLAMP CLOSE,金球形成，开始下一個压焊过程,BSOB的應用：
11、1.晶體橋接 2.改善第二點不易黏 3.弧度高度限制,5BSOB&BBOS,BBOS : BOND BALL ON STICH,BSOB : BOND STICH ON BALL,BSOB 時BOND HEAD的動作步驟：,Ball Offset：設定範圍: -8020, 一般設定: -60,此項設定值球時，當loop base 拉起後，capillary 要向何方向拉弧,BSOB的二個重要參數：,Capillary center -60,Capillary center 60,Ball center,2 nd Bond Pt Offset 此項是設定2銲點魚尾在BALL上的偏移距離，其單位是
12、 x y Motor Step = 0.2 um ，一般設定：60此參數主要目的以確保2銲點魚尾與植球有最大的黏著面積,Wire Offset 0,BSOB BALL,BSOB BALL,最佳BSOB效果,最佳BSOB效果,正常,正常,FAB過大，BASE參數過小,BASE參數過大,BALL過大，STICH BASE參數過小,BALL過小，STICH BASE參數過大,BSOB 2nd stich不良,6Wire bonding loop,Q-Loop,M LOOP,Square Loop,PENTA LOOP,LOOP有以下四種類型：,Q-LOOP輪廓及參數說明：,Reverse Distance Angle 功能在定義Reverse Distance 方位 注意:假如反向拉弧的角度超過20度，可能會產生neck crack,圖1,圖2,圖3,不好,不好,好,好,7Wire bond不良分析,Wire bond品質不良,THE ENDThanks,
