引线键合详解

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。

引线键合的失效机理目录1、引线键合---------------------------------------------------3 1.1常用的焊线方法-------------------------------------------31.1.1热压键合法--------------------------------------------31.1.2超声键合法--------------------------------------------31.1.3热超声键合法------------------------------------------31.1.4三种各种引线键合工艺优缺点比较------------------------41.2引线键合工艺过程-----------------------------------------42、键合工艺差错造成的失----------------------------------------62.1焊盘出坑------------------------------------------------7 2.2尾丝不一致----------------------------------------------72.3键合剥离------------------------------------------------72.4引线弯曲疲劳--------------------------------------------72.5键合点和焊盘腐蚀----------------------------------------72.6引线框架腐蚀--------------------------------------------82.7金属迁移------------------------------------------------82.8振动疲劳------------------------------------------------83、内引线断裂和脱键--------------------------------------------84、金属间化合物使Au—Al系统失效-------------------------------9 4.1 Au—Al 系统中互扩散及金属间化合物的形成-----------------9 4.2杂质对Au—Al系统的影响----------------------------------94.3改善方法------------------------------------------------105、热循环使引线疲劳而失效-------------------------------------10 5.1热循环峰值温度对金相组织的影响--------------------------10 5.2热循环峰值温度对冲击功的影响----------------------------105.3引线疲劳------------------------------------------------116、键合应力过大造成的失效-------------------------------------11 参考文献-------------------------------------------------------121、引线键合引线键合是芯片和外部封装体之间互连最常见和最有效的连接工艺。

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。

IPC引线键合标准一、IPC的背景与宗旨IPC，全称为国际连接器与包装技术协会，是一个致力于推动电子互连行业标准的全球性组织。

它汇集了全球的业界精英，共同致力于提升电子互连技术的设计、制造和应用水平。

在引线键合技术领域，IPC拥有深厚的理论基础和广泛的应用实践，使其成为了行业的权威标准制定者。

二、IPC引线键合标准定义引线键合技术，是一种将芯片与基板、引线或其他元件进行电气连接的关键技术。

IPC引线键合标准旨在确保这一技术的实施具有高度的可靠性和一致性。

其基本原则包括：保证引线键合的机械强度、电气性能以及可靠性等关键参数符合行业要求。

三、引线类型及其特点1.焊球：焊球引线常见于倒装焊芯片封装中，其特点是直径大、强度高，但制造成本也相对较高。

2.球形：球形引线也是一种常见的引线类型，其形状类似于微型化了的焊球，具有较好的电气性能和可靠性。

3.圆柱形：圆柱形引线多用于微型化、高密度的封装中，其优点是占用空间小、制造工艺简单，但机械强度和电气性能可能稍逊于前两者。

四、性能指标与测试方法IPC引线键合的性能指标主要包括机械强度、电气性能和可靠性等。

为确保这些性能达标，IPC提供了详尽的测试方法，如拉力测试、疲劳测试和温度循环测试等。

这些测试方法不仅有助于评估引线键合的质量，还能为生产工艺的持续改进提供数据支持。

五、实施与评估实施IPC引线键合标准需要遵循一系列相关法规和检测设备要求。

企业需确保其生产设备和工艺满足IPC标准，并定期进行产品质量检查和工艺改进。

此外，IPC还提供了评估服务，帮助企业了解其在引线键合技术方面的优势与不足，从而制定针对性的改进措施。

六、持续发展与创新方向当前，随着电子设备向微型化、高集成度方向发展，IPC引线键合技术面临着诸多挑战。

例如，如何提高引线的微型化程度、如何降低生产成本等。

针对这些问题，未来IPC引线键合技术的发展方向可能包括：研究新型材料以提高引线的机械强度和电气性能；开发更高效的制造工艺以降低成本；以及探索新的封装形式以适应不断变化的电子设备需求。

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。

引线键合工艺介绍及质量检验引线键合工艺是一种广泛应用于电子元器件制造的连接技术，它通过金属引线的熔融连接实现芯片与外部电路的连接。

这种工艺具有高可靠性、低成本、高生产效率等优点，因此在电子产业中得到广泛应用。

本文将详细介绍引线键合工艺的过程、质量检验方法及其应用实例。

准备：包括芯片贴装、引线框架设计、选择合适的引线材料和键合设备等。

键合：通过加热或超声波能量使金属引线与芯片和外部电路键合。

检测：对键合后的产品进行外观和功能性检测。

封装：将检测合格的产品进行封装，以保护其内部电路并提高可靠性。

质量检验是保证引线键合工艺成品质量的重要环节。

以下是一些建议的质量检验步骤和方法：外观检测：通过目视或显微镜检查产品外观，判断是否有键合不良、毛刺、断线等问题。

功能性检测：利用检测仪器进行电气性能测试，确保产品在规定范围内正常运行。

X光检测：利用X光无损检测技术对产品内部结构进行观察，以发现潜在的内部缺陷。

可靠性测试：进行环境试验、寿命测试等，以评估产品的长期性能和可靠性。

微处理器封装：在微处理器封装中，引线键合工艺用于将芯片与外部电路进行连接，以确保微处理器能够正常工作。

传感器制造：在传感器制造中，引线键合工艺用于将敏感元件与信号处理电路进行连接，以提高传感器的精度和可靠性。

医疗设备制造：在医疗设备制造中，引线键合工艺用于将电子元件与医疗器械进行连接，以确保医疗器械的安全性和有效性。

引线键合工艺作为电子元器件制造中重要的连接技术，具有不可替代的地位。

通过对其工艺过程的了解和对其质量检验方法的掌握，有助于提高电子元器件制造的整体水平和产品的可靠性。

随着科技的不断发展，我们有理由相信，引线键合工艺将继续在未来的电子产业中发挥重要作用。

超声引线键合点是指通过超声波振动将金属导线与芯片或基板连接起来的连接点。

超声引线键合点的形态包括圆形、椭圆形、扁平形等，其中圆形是最常见的形态。

超声引线键合点的形态受多种因素影响，如键合工艺参数、金属导线材料、芯片或基板材料等。