键合工艺参数培训
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金丝键合主要工艺参数技术研究作者:刘文来源:《科学与财富》2018年第22期摘要:介绍了金丝键合技术,阐述了影响金丝键合强度的主要工艺参数,采用超声热压技术和楔形键合方式对25μm的金丝进行键合正交试验。
通过对测试结果进行极差分析,获得了超声功率、超声时间和热台温度的最佳匹配组合关系及影响键合强度的主次因素顺序关系。
关键词:金丝键合工艺参数正交试验1引言微组装技术因成本低廉、实现简单、热膨胀系数小、适用电路封装形式多样化等优点[1],在现代通信系统中发挥着至关重要的作用。
金丝键合是微组装技术中的关键工艺,其键合质量好坏直接影响产品可靠性和电性能稳定性。
衡量金丝键合质量好坏的主要指标为键合强度,而键合强度的期望值不能通过单独改变某个工艺参数即可实现,需对某些主要工艺参数进行调节,才能达到最佳效果。
2金丝键合定义金丝键合是多芯片微波组件中常用的工艺,它是指将延展性和导电性很好的极细金丝压焊在基板-基板、基板-芯片或芯片-芯片表面上,实现电气特征相互关联的一种技术。
根据键合能量的不同,金丝键合分为热压键合、超声键合和超声热压键合[2][3]。
根据键合方式和劈刀外形、材料的不同,金丝键合又分为球形键合和楔形键合[3]。
3 键合强度影响因素影响金丝键合强度的工艺参数有很多,从设备方面考虑,它与超声功率、超声时间、热台温度、键合压力、劈刀温度和劈刀安装长度等因素有关;从被键合表面上考虑,它与被键合面的材料特性、厚度、平整度、清洁度和处理工艺等因素有关[1]。
根据以往经验,影响键合强度最主要工艺参数为:超声功率、超声时间和热台温度。
3.1超声功率超声是指振动频率大于1200Hz的振动波。
适当的超声功率是金丝键合具有可靠性的前提,能够产生足够强度的、稳定的键合。
过小的超声功率会导致金丝翘起,无法焊接或只微焊接于焊点上,而过大的功率会导致焊点发生形变,甚至金丝断裂或焊盘破裂[3]。
3.2超声时间超声时间是指在劈刀上施加超声功率和键合压力的作用时间,目的是控制超声能量。
手动键合专业技能培训大纲技能培训大纲:手动键合专业技能
1. 基础知识介绍:
a. 手动键合的定义和原理
b. 手动键合的应用领域
c. 手动键合的基本要求和技巧
2. 设备和工具的介绍:
a. 键合机的类型和功能
b. 键合针和焊线的选择
c. 其他辅助工具(镊子、倒钳等)的使用
3. 准备工作:
a. 工作环境的搭建和准备
b. 检查设备和工具的工作状态
c. 清洁和维护设备的基本知识
4. 键合操作的基本步骤:
a. 准备焊线和待处理的器件
b. 将焊线固定在器件上
c. 启动键合机并选择适当的参数
d. 进行焊接操作
e. 检查焊接结果并进行必要的修正
5. 常见问题和故障排除:
a. 焊接时可能遇到的问题和原因分析
b. 常见故障的排查方法和解决方案
c. 如何预防常见问题和故障的发生
6. 键合技巧和进阶操作:
a. 不同器件的键合技巧和注意事项
b. 高难度键合操作的技巧和经验分享
c. 键合工艺的优化和改进方法
7. 安全操作和注意事项:
a. 使用键合机的安全规范和操作要点
b. 避免操作中可能遇到的危险和损伤
c. 紧急情况下的应急处理和自救方法
8. 实践操作和案例分析:
a. 进行实际的键合操作练习
b. 分析实际案例的键合过程和结果
c. 根据实践操作和案例分析问题和讨论
9. 培训总结和评估:
a. 培训内容的总结和回顾
b. 对培训效果进行评估和反馈
c. 提供进一步学习和改进的建议。
西安爱尔微电子有限公司西安市高新开发区新型工业园信息大道20号XIAN IR Micro-electronics Co., Ltd20 xinxi Road, New Industrial Park XianTel:(029) 88887000 Fax:(029) 88887200工程更改通知(ECN )ENGINEERING CHANGE NOTICE 编号NO: 856 工程更改建编号ECP NO: 907 签发人Sign & issue (文件控制):王晓英 生效日期 :2005/8/29通知 Notice以下更改已被批准分布,更改前后产品处置及相关的工艺和培训均已妥善安排。
Bellows change has already approved, concerning product & process & training before and after change has already arrangement.涉及范围 产品 Prod: TO-247/TO-220 生产线 Line: TO-247/TO-220 Scope 设备 Equip: WB360,M20 其它 Others: 工艺 Process: TO-247/TO-220 文件 更改文件号 Changed document code : AWI 1040C 第27版 Document 更改文件名称: TO-247/TO-220压焊工序工艺说明 :Changed document titleChange time:更改内容 Change Contain更改前 Before change:更改后 After Change : 增加6.8、7.3.17节,更新7.3.7、7.4.1、7.4.2、8.2节内容。
受控文件Controlled非受控文件Uncontrolled发放部门 受控号 发放部门 受控号发放部门生产部 Issue 压焊工序Dept.第1页 共57页 Page1of 57文件名称:压焊工序工艺说明目录1.0 目的2.0 参考文件3.0 压焊工艺流程图4.0 设备、工具和材料5.0 安全操作说明6.0 简要操作程序7.0 M20 压焊台操作说明8.0 360 CHD 压焊台操作说明9.0 焊点形状优劣图示10.0 工艺失控修正措施流程图11.0 附录1. 压焊工艺中出现凹坑2. 压焊工艺中出现劈刀划痕3. M20 压焊工艺焊线高一致性问题4. 360CHD压焊程序编制方法5. 360CHD 毛细管的安装调节6. 360CHD更换劈刀操作7. 360CHD更换切刀操作程序8. 压焊引线夹子维护说明9. 压焊设备停产流程图10.压焊设备恢复生产流程图11.WB360压焊铝丝更换程序12.拉力剪力测试OCAP13.拉力剪力异常点OCAP14.劈刀、切刀、毛细管外观检验标准12.0 版本更改记录文件名称:压焊工序工艺说明1.0 目的运用超声压焊技术,将管芯与引线管脚连接。
全自动键合机工艺调试方法发布时间:2009-6-18 阅读:1885次潘峰,颜向乙,郑轩,广明安,王丰摘要:介绍新型金球键合机工艺调试过程,分析并解决调试过程中遇到的工艺问题。
关键词:工艺;键合;调试目前,集成电路先进后封装过程关键技术中,封装管脚的90%以上采用引线键合技术。
封装行业多年的事实和权威预测表明,到2020年,引线键合技术仍将是半导体封装尤其是低端封装内部连接的主流方式。
所谓的引线键合技术,是指以非常细小的金属引线的两端分别与芯片和管脚键合,形成电气连接的技术。
对于一般半导体封装的性能和成本要求,引线键合是最优的选择。
先进后封装技术,如多芯片封装和系统级封装(SIP)都对引线键合技术、工艺等方面有很高的要求。
本文侧重于金丝球键合的工艺调试过程分析。
1 引线键合工艺过程介绍键合工艺根据焊接原理(热或者超声能量),分为三种:热压焊、超声焊和热超声焊。
热超声焊在工作温度上和键合效果上适合于目前主流的金线焊接。
本文中进行调试的全自动金线键合机是以热超声球焊为工艺基础的金丝球焊机。
引线键合主要有两种工艺过程:楔形键合和球形键合。
这两种引线键合技术基本的步骤分为:形成第一焊点(通常在芯片表面),拉成线弧,形成第二焊点(通常在引线框架/基板上)。
这两种键合的不同之处在于:球形焊接中在每次焊接循环的开始会形成一个焊点;而楔形焊接则是将引线在压力和超声能量下直接焊接到芯片的焊盘上。
1.1 球形键合工艺过程球形键合的工艺是:将金丝穿过劈刀毛细管,利用氢氧焰或电气放电系统产生电火花高温融化金属丝伸出到劈刀腔体外的部分,在表面张力作用下熔融金属凝固形成标准的球形,紧接着控制降下劈刀,在适当的压力和设定好的时间内将金球压在电极或芯片上。
在键合过程中,通过劈刀向金属球施加压力,同时促进引线金属和下面的芯片电极金属发生塑性变形和原子间相互扩散,完成第一次键合。
然后,劈刀运动到第二键合位置,第二点焊接包括阵脚式焊接和拉尾线,通过劈刀端口对金属线施加压力以楔焊的方式完成第二次键合,焊接之后拉尾线是为下一个键合点循环成球作准备。
键合工艺参数培训什么是键合工艺参数键合工艺参数是表征联接工艺稳定性和质量可控性的一组指标,对于保证键合过程的稳定性和可靠性非常重要。
合适的键合工艺参数能够保证组件的联接质量,提高产品的可靠性和性能。
常见的键合工艺参数包括:•温度•压力•时间•光照强度(对于光学键合)键合工艺参数的影响因素键合工艺参数的选择需要考虑多种因素,包括材料特性、键合设备的性能、产品的要求等。
材料特性不同材料的键合温度和压力要求有所不同。
材料的熔点是确定键合温度的最重要指标之一。
在键合过程中,如果温度过高,可能会引起材料烧毁或变形;如果温度过低,则无法实现材料的熔合。
设备性能键合设备的性能对工艺参数的选择也有一定影响。
低性能的设备可能无法提供足够的温度和压力,从而导致键合质量下降。
因此,在选择键合设备时,需要考虑设备的温度和压力范围,以及稳定性和精确度等指标。
产品要求不同产品对键合质量的要求也有所不同。
一些产品对键合强度和电气性能有较高的要求,而另一些产品则对键合温度要求较高。
因此,在确定键合工艺参数时,需要根据产品的特性和要求进行综合考虑。
键合工艺参数的调试方法初始参数选择在键合过程中,初始参数的选择非常关键。
通常可以通过以下几种方法进行初始参数的选择:•参考类似产品的参数:如果已经有类似产品的键合工艺参数数据,可以作为参考进行选择。
然而,由于不同产品的特性和要求不同,此方法仅作为初步参考,需要结合实际情况进行调整。
•试验参数法:通过试验的方式来确定初始参数。
首先,选择一个较小的参数范围进行试验,然后逐步调整参数,观察键合质量和性能指标的变化,最终确定最佳参数。
•基于经验的方法:根据工艺师的经验和实际生产情况,选择初始参数。
这种方法适用于工艺师有丰富经验的情况,但需要注意经验的可复制性和对实际产品特点的充分了解。
参数调优在确定初始参数之后,需要进行参数调优,以获得最佳的键合质量和性能。
调优的方法包括:•单因素实验法:保持其他参数不变,逐步调整一个参数,观察键合质量和性能指标的变化。
BJ820自动金丝键合工艺参数优化作者:***来源:《科学与财富》2020年第19期摘要:本文介绍了BJ820自動金丝键合机的特点,阐述了影响自动键合金丝质量和可靠性的主要工艺参数,包含金丝形变量、超声能量、焊接压力、焊接时间等,分析了每个工艺参数对键合的影响规律,得出了自动键合工艺参数的参考范围,通过正交试验的方法优化了工艺参数,提高了自动键合焊接的可靠性和质量,对自动键合实际生产具有一定指导意义。
关键词:自动键合;工艺参数;可靠性;正交试验1.; 概述在微电子行业中,导电连接主要以焊接连线来完成,超声波焊接利用高于听得见的限度的频率的摩擦来制造连线,这就是BONDJET820自动键合机的工作方法。
随着半导体电子封装技术的不断发展,我所微组装产品越来越多,微波组件不断向小型化、高密度、高可靠性、高性能、高效率和大批量方向发展。
自动化生产已成为一种未来趋势,为顺应发展,我所采购了BJ820全自动键合机来满足生产需求,自动化生产可满足高一致性、高可靠性和高效率的金丝焊接,因此对自动键合工艺参数的研究和优化是非常必要的。
2.; BJ820自动金丝键合的特点自动键合技术主要采用编程来执行相应的程序动作。
自动键合工艺过程包含图像识别和键合。
BJ820程序编程主要涉及参照系PR及Point设置、Teachwire连线设置、Teachboard/Chip 多腔或多芯片设置、焊接工艺参数设置等。
它具备以下特点:(1)它是一个有4个精确的快速运动轴线的灵活系统。
它具有X和Y轴线可在305mm×410mm(12”×16”)工作范围内移动焊头,Z轴线的工作量程为30mm,P轴线可在420°范围内旋转。
(2)能处理12.5um~85um线径焊线和6um×35um至25um×250um线带。
(3)图像识别系统配有一个CCD相机,识别精度可达正负1微米。
基板和芯片上的对位点和参照图像可教定和自动识别,保证高质量的效果和自动化生产,芯片位子和型号错误可被识别到。
键合人员工艺参数培训――基础篇(软件版本9-28-2-32b)一、键合过程控制参数、1st Bond和2nd bond参数、Loop 参数、Ball 参数、Bits 参数二、走带控制参数、W/H参数、ELEV参数图一一、键合过程参数1.1.1 First Bond ParametersParameterDefault / Allowable Range FunctionTip 1DieTIP1123Default = 5 milsMin = 0 milMax = 25 mils劈刀从高速运行到芯片表面一段高度后会由高速变为低速,TIP 就是这个高度。
TIP OFFSET/TIP HEIGHTCV 1Die5DieTIP14CV 1Default = mils/msMin = mils/msMax = mils/ms- 在TIP 范围内的速度。
-Allowable Range USG Bond Time 1Die6gUSGForceDefault = 7 msMin = 0 msMax = 3980 ms1ST 压焊时间Force 1DiegBond Force1Default = 35 gramsMin = 0 gramsMax = 350 grams1ST 的压力Allowable RangeUSG Pre-Delay 1 Default = 0 msMin = 0 msMax = 10 ms 压力开始到超声开始的延时时间,主要针对压得不十分理想的。
Lift USG RatioDiegLift USGDefault = 0 %Min = 0 %Max = 100 %劈刀离开金球时的超声,这是一个比例值,有助于金球焊接的稳定和牢固。
本功能主要对fine pitch类20%-40%USG Pre-Bleed RatioDieTIP1CV 1USG Pre-BleedingDefault = 0 %Min = 0 %Max = 100 %超声波前置输出比例,此超声在TIP 高度范围内起作用Equalization Factor Default = 100 %Min = 0 %Max = 200 %USG Profile 1Default = RampMin = RampMax = Burst超声输出模式共有三种1、 梯形波形Ramp up/down2、 方波Square3、 凸形BurstRamp Up Time 1USG Bond TimeRamp Down TimeRamp DownTimeDefault = 10 %Min = 0 %Max = 75 %Ramp Down Time 1Default = 0 % Min = 0 %Max = 25 %Burst Time 1USG Bond TimeBurst LevelBurstTime USG CurrentDefault = msMin = msMax = msBurst Level 1 Default = 125 %Min = 100 %Max = 200 %CONTACT DETECT MODE 设定劈刀检测接触表面的方式VMode 是以Z轴的下降速度来检测的PMode是以Z轴下降的位置来检测的Parameter Default /Allowable RangeFunctionInitial Force 1 Default = 65 gramsMin = 0 gramsMax = 350 grams 第一点压力应用前,在检测到劈刀碰到表面时就开始应用Parameter Default /Allowable RangeFunction Scrub Phase Default = 90 degMin = 0 degMax = 180 degLife Throttle Default = 100%Min = 1%Max = 100% 焊头脱离挤压金球开始往上升到第一个转折点(kink height)起动速度的大小。
Seating USG 安置超声波,在劈刀下降过程中的一个超声的能量输出,目的是协助金球落在劈刀中心,参考值为:50-100mAParameter Default /Allowable RangeFunctionTAIL MODE(OFF,Z-XY or XYZ) 减弱第二点的鱼尾线撕裂,线弧飘或者发生,在其它参数调整最佳之后的调整项会影响UPH OFF 正常只有z 轴上升的动作Z-XY 指z轴先上升到达线尾高度时xy轴再移动XYZ 指XYZ轴同时移动与上升XY DISTANCE(milS) 指沿着线的方向扯线的移动距离,正是往第一点方向靠近,负是远离第点方向SCRUB PHASE MODE 研磨生物相位的模式,决定研磨的方向0(VAY) 使用设定相位来调整1(CIRCLE)对所有的金线都呈现圆形化的研磨2(IN LINE)延线的方向研磨2nd scrub mode 第二点研磨开始的时机With USG 研磨是与超声输出同时开始的Pre USG 研磨是在超声输出前已经开始2nd XY SCRUB(micron)第二点是以微米为单位的平台研磨幅度2nd SCRUB CYCLES 研磨的次数2nd SCRUB PHASE 0 degrees与所有的线弧成垂直研磨90degrees对正交的垂直研磨,其它的圆形研磨180degrees对正交的垂直研磨,其它的沿线的方向研磨TAIL XY SCRUB 尾丝是以微米为单位的平台研磨幅度TAIL SCRUB PHASE 0 与线的方向一致1 与线的方向正交垂直2 圆形的TAIL SCRUB CYCLES 研磨次数TAIL SCRUB FREQUENCY(Hz) 研磨频率TAIL SCRUB MODE(0 OR 1 ) 0 研磨并没有接触焊点表面Tail Scrub height定义高度1 研磨时接触焊点表面TAIL SCRUB OFFSET 根据送线方向的一个补偿距离,新的位置是研磨的新坐标点TAIL SCRUB USG 研磨时的次数输出量,以第二点的%来计算TAIL SCRUB FORCE 当研磨与表面接触时,与研磨同时作用的压力的大小TAIL SCRUB HEIGHT 非接触研磨时的的研磨高度Looping ParametersParameter Default /FunctionAllowable RangeContact AngleLeadContact Angle = 10(at 45 deg with vertical)Contact Angle = 0(at 0 deg with vertical)Tip2Default = 0Min = 0Max = 10- 接触角度- 主要控制劈刀头接近第二焊点的路径- 0表示到第二点的正上方垂直下降接触到第二点Contact OffsetDefault = 0 milsMin = 0 milsMax = 5 mils压在第二点的平移值,要谨慎使用次参数LF4Default = 100 % Min = 1 %Max = 100 %- 拉弧速度Bleed VoltageDefault = 1000 mVMin = 0 mVMax = 5000 mV- 当焊头在完成反向移动后的上升阶段的输出超声,目的是为了更好的保证金线从劈刀中穿过时的平稳。
- 单位是电压,其实体现的效果是超声。
问题请各位描绘出下列15处各自代表的意义?Ball Formation ParametersParameter Default /FunctionAllowable RangeWire Diameter 线径Ball Size Default = mils球径Min = milsMax = milsEFO Current Default = 30 mA打火电流Min = 20 mAMax = 128 mAEFO Gap Default = 30 mils打火烧球的距离Min = 0 milMax = 50 milsTail Extension Default = 0 mil尾丝的长度,太长后容易引起金丝飘Min = 0 milMax = 100 milsEFO FIRE STANDARD 焊线后烧球Before 焊线前烧球1.4BITS ParametersFunction Parameter Default /Allowable RangeBITS Default = ON检测开关Min = OFFMax = ON二、走带控制参数工作台部分FunctionParameter Default /AllowableRangeStandards Leadframe 框架的类型,目前我们都是用规则的标准类型Bondplane Moveup Default = 0mils 对与厚度很大的产品,参数的设定显示在焊头Z方向的一个移动,对于厚度在20mil以下的设定为零。
Heat Block Thickness Default = 250mils 标准的为250milsCl(Clamp) shoulder Depth Default = 201mils 标准的为201milsCl(Clamp) Extension Width 夹具凸在前面的横向距离比较典型的例子是DIP8h的夹具 2.1.2框架参数Parameter Function Index pitch 每个步距的长度Leadframe With 框架的宽度Indexs Per Leadframe 每条框架的单元数X Right center Offset 框架最右边界到右边第一只送带单元中心的距离X Left center Offset 框架最左边界到左边第一只送带单元中心的距离Y Front center OffsetLeadframe Thickness 框架厚度Indexing clearance 框架在移动时加热块最少下降的距离Bondplane offset 压焊高度的补偿Clamp Force Offset 夹具夹紧力的补偿2.1.3爪子参数2.1.4选择项2.2升降台部分。