引线键合详解.概要
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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。
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。
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。
引线键合技术
引线键合技术是一种微电子制造中常用的连接技术,其主要原理是通过高温、高压下将金属线与芯片内部电路连接起来。
这种技术具有高可靠性、高密度、低成本等优点,已经成为现代电子制造领域中不可或缺的一部分。
引线键合技术主要分为金线键合和铜线键合两种。
其中,金线键合适用于高端芯片,其使用金属线作为连接材料,可以实现更高的导电性能和更好的耐腐蚀性。
而铜线键合则适用于低端芯片,其使用铜线作为连接材料,成本更低,但相对导电性能和耐腐蚀性略有不足。
引线键合技术的发展是电子制造业不断进步的重要标志。
随着科技的不断发展,引线键合技术也在不断升级,成为连接芯片和封装的主流技术之一。
未来,引线键合技术将会更加高效、智能化,为电子制造业的发展带来更大的推动力。
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