集成电路封装中的引线键合技术

第６卷，第７期、，０１．６．Ｎｏ．７电子与封装ＥＬＥＣｒＲＯＮＩＣＳ＆Ｂ～ＣＫＡＧＩＮＧ总第３９期２００６年７月／一■ｊ，’、，１，、，一～＼，～＼／一＾，”■…。

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≯集成电路封装中的引线键合技术黄玉财１，程秀兰１，蔡俊荣２（１．上海交通大学微电子学院，上海２０００３０；２．星科金朋（上海）有限公司，上海２０１７０２）摘要：在回顾现有的引线键合技术之后，文章主要探讨了集成电路封装中引线键合技术的发展趋势。

球形焊接工艺比楔形焊接工艺具有更多的优势，因而获得了广泛使用。

传统的前向拱丝越来越难以满足目前封装的高密度要求，反向拱丝能满足非常低的弧高的要求。

前向拱丝和反向拱丝工艺相结合，能适应复杂的多排引线键合和多芯片封装结构的要求。

不断发展的引线键合技术使得引线键合工艺能继续满足封装日益发展的要求，为封装继续提供低成本解决方案。

关键词：引线键合；球形焊接；楔形焊接；反向键合中图分类号：ＴＮ３０５文献标识码：Ｂ文章编号：１６８１－１０７０（２００６）０７－００１６—０５ＷｉｒｅＢＯｎｄｉｎｇｒＩ＇ｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＩＣＰａｃｋａｇｉｎｇＨＵＡＮＧＹＵ—ｃａｉｌ，ＣＨＥＮＧＸｉｕ—ｌａｎｌ，ＣＡＩＪｕｎ－ｒｏｎ９２ｒｊ．ＳｃＪｌｌＤＤＺＤ厂』ｌ靠ｃ，．ＤＰ跆ｃｆ，移，ｌｆｃｓ，Ｓ矗口，ｌｇ．１ｌｎｆＪｆ口Ｄｚ＇Ｄ，ｌｇＬ％ｆＶｅ，．ｓｆ钞，ｓＪＩｌ口，ｌｇ＾口ｆ２０００３０，Ｃ＾ｆ，ｌ口，２．Ｓ？Ａ？丐Ｃ＾０，烈ＣＳＪｌｌ口，ｌｇ｜Ｉｌ口ｆＣＤ．，Ｌｆｄ，Ｓ｜ｉｌｎ，ｚｇ＾口ｆ，２０１７０２，Ｃ＾ｆ，ｚ口／）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒｒｅｖｉｅｗｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＢａｎｂｏｎｄｉＩｌｇｈａｓｍｏｒｅａｄＶａｎｔａｇｅｓｔｈａｎｗｅｄｇｅｂｏｎｄｉｎｇ，ｓｏｔｈａｔｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉＩｌＩＣＰａｃｋａｇｉｎｇ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎ“ｆｂ州ａｒｄｌｏｏｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｈａｒｄｔｏｍｅｅｔｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆＩＣＰａｃｋａｇｉＩｌｇ，ａｎｄｒｅＶｅｒｓｅ１００ｐｉｎｇｃａｎｃｏｍｐａｒａｔｉＶｅｌｙａｃｈｉｅＶｅＶｅｒｙｌｏｗｌｏｏｐｈｅｉｇｈｔ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｆｏｒ、ⅣａｒｄｌｏｏｐｉｎｇａｎｄｒｅＶｅｒｓｅｌｏｏｐｉｎｇ，ｃｏｍｐｌｅｘｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇａｎｄｍｕｌｔｉｃｈｉｐｐａｃｋａｇｉｎｇｃａｎｂｅａｃｈｉｅＶｅｄ．Ｓｕｍｍａｒｉｌｙ，ｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｄｅＶｅｌｏｐｉｎｇｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔｃａｎｍｅｅｔａｄＶａｎｃｅｄｐａｃｋａｇｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｐｒｏＶｉｄｅａｌｏｗｃｏｓｔｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｐａｃｋａｇｉｎｇ．ＫｅｙｗＯｒｄｓ：ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ；ｂａｌｌｂｏｎｄｉｎｇ；ｗｅｄｇｅｂｏｎｄｉｎｇ；ｒｅＶｅｒｓｅｂｏｎｄｉｎｇ１前言目前，封装技术正在进行由边缘引脚的ＤＩＰ走向ＱＦＰ、ＴＣＰ再朝向ＣＳＰ发展；底面引脚的ＰＧＡ则向ＰＢＧＡ、ＴＢＧＡ向ＣＳＰ发展。

集成电路封装与测试复习题(含答案)第1章集成电路封装概论2学时第2章芯片互联技术3学时第3章插装元器件的封装技术1学时第4章表面组装元器件的封装技术2学时第5章BGA和CSP的封装技术4学时第6章POP堆叠组装技术2学时第7章集成电路封装中的材料4学时第8章测试概况及课设简介2学时一、芯片互联技术1、引线键合技术的分类及结构特点？答：1、热压焊：热压焊是利用加热和加压力，使焊区金属发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子间达到原子的引力范围，从而使原子间产生吸引力，达到“键合”的目的。

2、超声焊：超声焊又称超声键合，它是利用超声波(60-120kHz)发生器产生的能量，通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动经变幅杆传给劈刀，使劈刀相应振动；同时，在劈刀上施加一定的压力。

于是，劈刀就在这两种力的共同作用下，带动Al丝在被焊区的金属化层(如Al膜）表面迅速摩擦，使Al丝和Al膜表面产生塑性形变。

这种形变也破坏了Al层界面的氧化层，使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子间的“键合”，从而形成牢固的焊接。

3、金丝球焊：球焊在引线键合中是最具有代表性的焊接技术。

这是由于它操作方便、灵活，而且焊点牢固，压点面积大，又无方向性。

现代的金丝球焊机往往还带有超声功能，从而又具有超声焊的优点，有的也叫做热(压)(超)声焊。

可实现微机控制下的高速自动化焊接。

因此，这种球焊广泛地运用于各类IC和中、小功率晶体管的焊接。

2、载带自动焊的分类及结构特点？答：TAB按其结构和形状可分为Cu箔单层带：Cu的厚度为35-70um，Cu-PI双层带Cu-粘接剂-PI三层带Cu-PI-Cu双金属3、载带自动焊的关键技术有哪些？答：TAB的关键技术主要包括三个部分：一是芯片凸点的制作技术；二是TAB载带的制作技术；三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线的焊接术。

制作芯片凸点除作为TAB内引线焊接外，还可以单独进行倒装焊（ＦＣＢ）4.倒装焊芯片凸点的分类、结构特点及制作方法？答：蒸镀焊料凸点：蒸镀焊料凸点有两种方法，一种是C4 技术，整体形成焊料凸点；电镀焊料凸点：电镀焊料是一个成熟的工艺。

引线键合原理-回复引线键合原理是一种常用于电子器件和电路连接的技术，它通过将引线与器件引脚之间进行焊接来实现电气连接。

在电子器件制造过程中，引线键合技术被广泛应用，不仅可以提高器件的可靠性和性能，还可以实现器件的微型化和集成化。

本文将围绕引线键合原理展开讲解，详细介绍引线键合技术的操作步骤、引线键合的类型和应用领域。

引线键合技术的操作步骤主要包括引线准备、对准定位、焊接和切断四个步骤。

在引线准备阶段，首先需要选择适当的引线材料，常用的引线材料有铝线、金线和铜线等。

接下来对引线进行切割和清理处理，确保引线表面的干净和光滑。

在对准定位阶段，将器件引脚与PCB板或芯片引脚进行准确的对准定位。

焊接阶段是引线键合的核心步骤，将引线通过热压或超声波等方式与引脚进行焊接，实现电气连接。

最后，在切断阶段使用切割工具将多余的引线切断，完成整个键合过程。

引线键合技术根据焊接的方式可以分为热压键合和超声波键合两类。

热压键合是最常用的方法之一，它利用金属引线在高温和压力下变形，与引脚或芯片焊盘形成牢固的结合。

超声波键合则利用超声波振动产生的能量，使引线与引脚或芯片结合在一起。

这两种键合方式各有优劣，选择适当的键合方式取决于具体的应用需求和性能要求。

引线键合技术在电子器件制造领域有着广泛的应用。

首先，它在芯片封装过程中起到连接芯片和封装基板的作用，提供电气连接和机械支撑。

其次，在集成电路制造中，引线键合技术使得大规模集成电路的制造成为可能，实现了电路的微型化和高密度布线。

此外，引线键合技术还应用于半导体器件、光电子器件、传感器和MEMS器件等领域，为这些领域的器件提供了可靠的电气连接。

总结起来，引线键合原理是一种应用广泛的电子器件连接技术，它通过将引线与器件引脚焊接在一起，实现电气连接。

引线键合技术的操作步骤包括引线准备、对准定位、焊接和切断四个阶段。

根据焊接的方式，引线键合可以分为热压键合和超声波键合两类。

引线键合技术在电子器件制造中起到至关重要的作用，不仅能提高器件的可靠性和性能，还能实现器件的微型化和集成化。

引言概述半导体引线键合技术是半导体封装过程中至关重要的一项技术，其主要作用是将芯片引线与封装材料进行可靠连接。

本文将对半导体引线键合技术进行分类介绍，以便更好地了解其基本原理和应用场景。

正文内容一、金球键合技术金球键合技术是一种常见的引线键合技术，其工作原理是利用焊锡小球将芯片引线与封装材料连接起来。

金球键合技术具有低电阻、低功耗、高可靠性等优点，广泛应用于集成电路、半导体激光器、光电元件等领域。

金球键合技术的具体步骤包括金球制备、位置布局、压合、焊接等。

小节：1.焊锡小球的制备方法有哪些？2.如何进行引线位置的布局和优化？3.压合过程中需要注意哪些关键参数？4.焊接过程中可以采用哪些技术手段提升效果？5.金球键合技术在集成电路领域的应用案例。

二、焊线键合技术焊线键合技术是另一种常见的引线键合技术，其核心原理是利用焊线将芯片引线与封装材料连接起来。

焊线键合技术广泛应用于集成电路、半导体器件、功放器件等领域，具有高可靠性、低电阻、环保等优点。

焊线键合技术的具体步骤包括焊线选材、焊线形成、焊线位置布局、焊线布置、焊接等。

小节：1.焊线选材时需要考虑哪些因素？2.如何实现焊线的精确形成和定位？3.焊线布置的原则和技巧有哪些？4.焊接过程中需要注意哪些关键参数？5.焊线键合技术在半导体器件领域的应用案例。

三、球限位键合技术球限位键合技术是在芯片引线和封装材料之间加入金属球限位环来限定焊接位置的一种引线键合技术。

该技术可以提高键合位置的稳定性和可靠性，适用于对键合位置要求较高的场景，如高频器件和光电器件等。

球限位键合技术的具体步骤包括球限位环制备、位置布局、压合、焊接等。

小节：1.金属球限位环的制备方法及材料选择。

2.球限位环对引线键合位置的作用机理。

3.如何保证球限位环的位置精确布局？4.压合过程中需要注意哪些关键参数？5.球限位键合技术在高频器件领域的应用案例。

四、电容键合技术电容键合技术是一种特殊的引线键合技术，主要应用于二极管、电容器等组件的封装过程中。

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。

引线键合机的工作原理
引线键合机是一种用于半导体封装的设备，其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 切割：在引线键合机中，先将金属线材切割成适当的长度。

2. 上线：将切割好的金属线材加载到机器中，准备进行键合操作。

3. 压力和温度控制：引线键合机中有专门的工作头，工作头可应用适当的压力和加热温度来对金属线和芯片进行键合。

4. 位移和压焊：引线键合机会控制工作头的运动，将金属线的一端摆放在芯片的引线焊盘上。

然后通过施加适当的压力和温度，将金属线与焊盘进行键合，实现电气和机械连接。

5. 后处理：键合完成后，可以对焊点进行后处理，如进行焊点的熔接或清洁，以确保键合的质量和稳定性。

以上是引线键合机的基本工作原理，它利用适当的压力、温度和动作控制来实现金属线与芯片焊盘的键合。

这种键合方式广泛应用于集成电路（IC）和其他电子元件的封装过程中，确保元器件可靠性和稳定性。

集成电路封装中的引线键合技术研究摘要：本文以集成电路封装系统为研究对象，对其中的引线键合技术的工艺内容进行研究分析。

在简要介绍引线键合技术基础的前提下，分析多种类型的键合技术，并重点在键合技术基础条件上，就温度、时间、键合工具、引线材料、键合机理这四方面内容进行细化说明。

关键词：集成电路；封装处理；引线缝合引言集成电路封装技术，受到电气设备高速发展的影响，在行业领域与科技条件的带动下，呈现出了高速率的发展条件。

为了适应整体行业的发展状态，需要对其中的技术条件进行升级，尤其在键合技术内容中，需在简要介绍基本概念内容的基础上，引出整体技术应用要点，为相关研究提供参阅材料。

一、引线键合技术概述引线键合技术，将技术细线作为材料与技术基础，通过对热、压力、超声波等能量条件的利用，实现金属引线与基板焊盘之间的紧密焊合状态。

此项技术，是芯片技术领域中极为常见的技术手段，是维护电力互联状态、执行信息通信功能的基础性技术条件。

在理性的控制状态下，引线与极板之间，会出现电子共享或原子扩散，并在联众金属间，出现原子量级的键合状态。

功能属性上，引线键合技术，将核心元件作为工作对象，对其行使导出与引入功能，以此展示自身技术条件在集成电路封装中的技术应用价值。

二、多类型键合技术分析集成电路的设置，可以分为多道操作工艺，并在磨片、划片、装片、烘箱、键合、塑封等多项技术工序中，完成整体的技术管理。

在IC封装技术条件下，芯片与引线之间的连接状态，是电源与信息号连接的基础，在连接方式上，呈现出倒装焊、载带自动焊、引线键合三种技术类型。

在应用条件上，引线键合表现出明显的技术优势。

而在传统封装条件下，引线键合技术也表现出一定的特异化内容，通常会使用球形焊接的流程工艺形式。

球形焊接技术，首先要设置第一点焊接，并将其位置固定在芯片表面。

然后通过线弧的成型处理，引导出第二点焊接，并将其设置在引线框架或者基板的表面。

技术原理上，通过离子化的空气间隙，引导出“电子火焰熄灭”现象，并在形成金属球的过程中，产生所谓的自由空气球，表现出技术条件下独有的特征属性。

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。

一、填空题1、将芯片及其他要素在框架或基板上布置，粘贴固定以及连接，引出接线端子并且通过可塑性绝缘介质灌封固定的过程为狭义封装;在次基础之上，将封装体与装配成完整的系统或者设备，这个过程称之为广义封装。

2、芯片封装所实现的功能有传递电能；传递电路信号；提供散热途径；结构保护与支持。

3、芯片封装工艺的流程为硅片减薄与切割、芯片贴装、芯片互连、成型技术、去飞边毛刺、切筋成形、上焊锡、打码。

4、芯片贴装的主要方法有共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴发、玻璃胶粘贴法。

5、金属凸点制作工艺中，多金属分层为黏着层、扩散阻挡层、表层金保护层。

6、成型技术有多种，包括了转移成型技术、喷射成型技术、预成型技术、其中最主要的是转移成型技术。

7、在焊接材料中，形成焊点完成电路电气连接的物质叫做焊料；用于去除焊盘表面氧化物，提高可焊性的物质叫做助焊剂；在SMT中常用的可印刷焊接材料叫做锡膏。

8、气密性封装主要包括了金属气密性封装、瓷气密性封装、玻璃气密性封装。

9、薄膜工艺主要有溅射工艺、蒸发工艺、电镀工艺、光刻工艺。

10、集成电路封装的层次分为四级分别为模块元件（Module）、电路卡工艺（Card）、主电路板（Board）、完整电子产品。

11、在芯片的减薄过程中，主要方法有磨削、研磨、干式抛光、化学机械平坦工艺、电化学腐蚀、湿法腐蚀、等离子增强化学腐蚀等。

12、芯片的互连技术可以分为打线键合技术、载带自动键合技术、倒装芯片键合技术。

13、DBG切割方法进行芯片处理时，首先进行在硅片正面切割一定深度切口再进行背面磨削。

14、膜技术包括了薄膜技术和厚膜技术，制作较厚薄膜时常采用丝网印刷和浆料干燥烧结的方法。

15、芯片的表面组装过程中，焊料的涂覆方法有点涂、丝网印刷、钢模板印刷三种。

16、涂封技术一般包括了顺形涂封和封胶涂封。

二、名词解释1、芯片的引线键合技术(3种)是将细金属线或金属带按顺序打在芯片与引脚架或封装基板的焊垫上而形成电路互连，包括超声波键合、热压键合、热超声波键合。

wire bonding引线键合形成机理模型-回复wire bonding引线键合是一种常见的半导体封装技术，用于将芯片与封装基板之间连接。

本文将以"wire bonding引线键合形成机理模型"为主题，从基础知识到详细步骤，逐步回答并解释这个主题。

引线键合是一种可靠的连接技术，它通过使用金属线将芯片的引脚与封装基板的引脚连接在一起。

这种连接可以传输信号和电力，同时提供机械支撑和热耦合。

在wire bonding引线键合中，金属线通常是由铝或金制成的。

它们具有优良的导电性和足够的弹性，可以承受一定的应变。

引线键合可以分为两种类型：压力键合和焊锡键合。

压力键合是通过应用机械力来实现金属线的弯曲和连接。

焊锡键合则是通过加热和融化焊锡来形成连接。

下面将逐步介绍wire bonding引线键合的形成机理模型的步骤：1. 准备工作: 引线键合之前，首先要准备好芯片和封装基板。

芯片上有许多金属引脚，而封装基板上有相应的焊盘或引脚，用来连接金属线。

此外，还需要一些工具和设备，如键线机、焊锡头等。

2. 金属线制备: 在键线机中，金属线从线盘上穿过，并通过一系列的轮式供给装置，将金属线传递到合适的位置。

引线键合中常用的金属线通常是细丝状的，直径在10-50微米之间。

3. 定位与对准: 在键线机的辅助元件的帮助下，芯片和封装基板被准确地定位和对准。

这一步非常关键，因为引线的准确性和可靠性取决于对准的精度。

4. 压力键合: 在压力键合过程中，金属线首先被压缩和弯曲，然后通过机械力压到芯片引脚和封装基板引脚上。

这种压力力量在金属线和引脚之间形成机械紧固和电接触。

5. 热焊键合: 在焊锡键合过程中，金属线首先被压缩和弯曲，然后通过焊锡头提供的热量进行焊接。

热焊加热金属线和引脚，并融化焊锡，使其形成牢固的连接。

6. 检测和质量控制: 在引线键合完成后，需要进行检测和质量控制。

这些检测可以包括接触电阻、焊点质量、焊点可靠性等方面的测试。