引线键合详解PPT课件
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Wire bonding 引线键合/导线键合/绑定什么是导线键合用金属丝将芯片的I/O端与对应的封装引脚或者基板上布线焊区互连,固相焊接过程,采用加热、加压和超声能,破坏表面氧化层和污染,产生塑性变形,界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点,键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等,金属细丝是直径为几十到几百微米的Au、Al或者Si-Al丝。
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)Virtually all dynamic random access memory (DRAM) chips and most commodity chips in plastic packages are assembled by wirebonding. About 1.2-1.4 trillion wire interconnections are produced annually. Manufacturing losses and test failures are about 40-1000 ppm and trending downward each year.历史和特点1957 年Bell实验室采用的器件封装技术,目前特点如下:¾已有适合批量生产的自动化机器,¾键合参数可精密控制,导线机械性能重复性高,¾速度可达100-125ms/互连(两个焊接和一个导线循环过程),¾间距达50 um 而高度可低于,¾劈刀的改进解决了大多数的可靠性问题¾根据特定的要求,出现了各种工具和材料可供选择,¾已经形成非常成熟的体系。
芯片互连例子采用导线键合的芯片互连三种键合(焊接)机理超声焊接:利用超声波(60~120KHz)发生器使劈刀发生水平弹性振动,同时施加向下的压力。
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。
引线键合(wire bonding,WB)引线键合的定义:用金属丝将芯片的I/O端(内侧引线端子)与相对应的封装引脚或者基板上布线焊区(外侧引线端子)互连,实现固相焊接过程,采用加热、加压和超声能,破坏表面氧化层和污染,产生塑性变形,界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点,键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等,金属细丝是直径通常为20~50微米的Au、Al或者Si—Al丝。
历史和特点1957 年Bell实验室采用的器件封装技术,目前特点如下:• 已有适合批量生产的自动化机器;• 键合参数可精密控制,导线机械性能重复性高;• 速度可达100ms互连(两个焊接和一个导线循环过程);• 焊点直径:100 μm↘ 50μm,↘ 30 μm;• 节距:100 μm ↘55 μm,↘35 μm ;• 劈刀(Wedge,楔头)的改进解决了大多数的可靠性问题;• 根据特定的要求,出现了各种工具和材料可供选择;•已经形成非常成熟的体系。
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(适用于几乎所有的半导体集成电路元件,操作方便,封装密度高,但引线长,测试性差)1.陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片2.陶瓷和塑料 (CerQuads and PQFPs)3.芯片尺寸封装 (CSPs)4.板上芯片 (COB)两种键合焊盘1.球形键合球形键合第一键合点第二键合点2.楔形键合楔形键合第一键合点第二键合点三种键合(焊接、接合)方法引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中最常使用的方法。
主要的引线键合技术有超音波接合(Ultrasonic Bonding, U/S Bonding)、热压接合(Thermocompression Bonding,T/C Bonding)、与热超音波接合(Thermosonic Bonding, T/S Bonding)等三种。
机理及特点1.超声焊接:超音波接合以接合楔头(Wedge)引导金属线使其压紧于金属焊盘上,再由楔头输入频率20至60KHZ,振幅20至200μm,平行于接垫平面之超音波脉冲,使楔头发生水平弹性振动,同时施加向下的压力。