1、CONFIDENTIALWire Bonding 技術入門1.Wire Bonding原理2.Bonding用 Wire3.Bonding用 Capillary4.焊接时序圖5.BSOB&BBOS6.Wire bonding loop(線弧)7.Wire bond不良分析Prepared by:神浩Date:Nov.11th,2009精品CONFIDENTIALWire Bonding-引線鍵合技術Wire Bonding的作用電路連線，使晶片與封裝基板或導線框架完成電路的連線，以發揮電子訊號傳輸的功能Wire Bonding的分類按工藝技術：1.球形焊接（ball bonding)2.楔形焊
2、接 (wedge bonding)按焊接原理：IC封裝中電路連接的三種方式：a.倒裝焊（Flip chip bonding)b.載帶自動焊（TAB-tape automated bonding)c.引線鍵合（wire bonding)1Wire Bonding原理原理精品CONFIDENTIALWire Bonding的四要素：Time(時間）Power(功率）Force(壓力）Temperature（溫度）熱超聲焊的原理：对金属丝和压焊点同时加热加超声波，接触面便产生塑性变形，并破坏了界面的氧化膜，使其活性化，通过接触面两金属之间的相互扩散而完成连接。精品CONFIDENTIAL2Bondi
3、ng用 WireAu WIRE 的主要特性：u具有良好的導電性，僅次於銀、銅。电阻率（）的比較Ag（）Cu（）Au（）Al（）u據有較好的抗氧化性。u據有較好的延展性，便於線材的制作。常用Au Wire直径为23，25，30 u具有对熱压缩 Bonding最适合的硬度u具有耐樹脂 Mold的應力的機械強度u成球性好（經電火花放電能形成大小一致的金球）u高純度（4N：99.99%）精品CONFIDENTIAL 3Bonding用用 Capillary Capillary主要的尺寸：H：Hole Diameter(Hole径)T：Tip DiameterB：Chamfer Diameter(orC
4、D)IC：Inside ChamferIC ANGLE：Inside Chamfer AngleFA：Face Angle(Face角)OR：Outside RadiusHWDHole径（）Hole径是由规定的Wire径（Wire Diameter)来決定H=1.21.5WDCapillary的選用：精品CONFIDENTIALA.15(15XX)：直徑1/16 inch（約1.6mm)，標準氧化鋁陶瓷B.XX51：capillary產品系列號C.18：Hole Size 直徑為0.0018 in.（約46m）D.437：capillary 總長0.437 in.(約11.1mm）E.GM：c
5、apillary tip無拋光;(P：capillary tip有拋光）F.50：capillary tip 直徑T值為0.0050 in.（約127m）G.4：IC為0.0004 in.（約10m）H.8D：端面角度face angle為 8I.10：外端半徑OR為0.0010 in.（約25m）J.20D：錐度角為20K.CZ1：材質分類，分CZ1,CZ3,CZ8三種系列1/16 inch總長L精品CONFIDENTIALCapillary尺寸對焊線品質的影響：1.Chamfer径（）Chamfer径过于大的话、Bonding強度越弱，易造成虛焊.CDCD精品CONFIDENTIAL2.C
6、hamfer角（ICA）Chamfer角：小Ball Size：小Chamfer角：大Ball Size：大CDCA:70(Degree)MBDSmaller CD Smaller MBDCDCA:120(Degree)MBDBigger CD Bigger MBDChamfer Angle：90Chamfer Angle：120将Chamfer角由90变更為120可使Ball形状变大，随之Ball的宽度变宽、与Pad接合面積也能变宽。精品CONFIDENTIAL2nd Neck部 Crack発生荷重过度附加接触面导致破损Hill Crack発生3.OR（Outer Radius）及FA（Fa
7、ce Angle）：对Hill Crack、Capillary的OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）的數值是重要影響因素精品CONFIDENTIALFA（Face Angle）08變更FA 08的變更並未能增加Wire Pull的測試強度，但如下图所示，能夠增加2nd Neck部的穩定性。FA：0FA：8精品CONFIDENTIAL4.焊接时序圖焊接时序圖精品CONFIDENTIAL焊头動作步驟1.焊头在打火高度(复位位置)线夹 关闭 Wire Clamp Close空气中的金球Free Air Ball瓷嘴-Capillary精品CONFIDENTIAL焊头在向下运
8、动的过程中,金球通过空气张力器的空气张力,使金球紧贴瓷嘴凹槽FAB Capture Within The Chamfer Diameter of Capillary During Descending Motion,FAB Pull Upwards by Air TensionerDie线夹 打开 Wire Clamp Open在第一焊点搜索高度开始,焊头使用固定的速度搜索接触高度At Search Height Position Bond Head Switch to Constant Speed(Search Speed)to Search For Contact第一焊点搜索速度1st S
9、earch Speed 1第一焊点搜索高度1st Search Height2.焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度 精品CONFIDENTIAL3.第一焊點接触階段最初的球形和质量決定于1ST BOND：CONTACT TIMECONTACT POWER,CONTACT FORCE,Die线夹打开-Wire Clamp Open 最初的球形影响参数:接觸压力和预备功率Impact Force and Standby Power精品CONFIDENTIAL最终的球形和质量決定于1ST BOND：BASE TIMEBASE POWERBASE FORCE Die线夹打开-Wire Clamp O
10、pen 4.第一焊点焊接階段精品CONFIDENTIAL线夹 打开WIRE CLAMP OPEN反向高度-焊头向上运动BOND HEAD MOVE UP5.完成第一点压焊后,焊头上升到反向高度 精品CONFIDENTIAL6.反向距离 线夹打开WIRE CLAMP“Open”反向距离-RDDIEIEXY 工作台运动X-Y TABLE MOVEMENT精品CONFIDENTIAL 7.焊头上升到线弧高度位置 焊头向上运动 BOND HEAD MOVE UP线夹关上-WIRE CLAMP CLOSE计算线长Calculated Wire Length线夹关上后,开始第一点压焊检测M/C START
11、 TO DO THE 1ST BOND NON STICK DETECTION AT LOOP TOP POSITION AFTER W/C CLOSE精品CONFIDENTIAL8.搜索延遲 搜索延迟XY 工作台向第二压点移动焊头不动 SEARCH DELAY XY TABLE MOVE TOWARDS 2ND BOND BH MOTIONLESS DIE搜索延迟SEARCH DELAY 线夹关上WIRE CLAMP CLOSE 精品CONFIDENTIALSYNCHRONOUS OFFSETDEC SAMPLE OFFSETARC MOTIONSD第二焊点搜索高度-2nd Sch.High
12、第二焊点搜索速度-2nd Sch.Speed线夹关上WIRE CLAMP CLOSE线夹打开WIRE CLAMP Open at Search Pos.Lead9.XYZ 移向第二压点搜索高度 精品CONFIDENTIAL10.第二焊点接触階段 最初的楔形影响参數2nd bond：Contact Time（接触时间）Contact Power（接触功率）Contact Force（接触压力）DIELEAD 线夹打开WIRE CLAMP OPEN接觸壓力和預備功率Initial wedge shape will be affected by impact force and standby po
13、wer 精品CONFIDENTIAL11.第二压点焊接階段 最终的楔形质量決定于2nd bond：BaseTime（基础时间）Base Power（基础功率）Base Force（基础压力）线夾打开WIRE CLAMP OPEN精品CONFIDENTIAL12.焊头在尾丝高度 Lead线夹关上WIRE CLAMP CLOSE尾丝长度Tail length完成第二点压焊后,焊头上升到尾丝高度,然后线夹关上After completed bonding of 2nd bond,BH will be ascended to Tail Length position,and close wire cl
14、amp精品CONFIDENTIAL13.拉断尾丝 线夹在尾丝位置关上,把尾丝从第二压点拉断后,焊头上升到打火高度After Wire Clamp Close At Tail Position,It Will Tear The Wire From Stitch As BH Continue To Ascend To Fire Level线夹关上WIRE CLAMP CLOSE精品CONFIDENTIAL14.金球形成，开始下一個压焊过程 线夹关上WIRE CLAMP CLOSE金球 FAB焊头到达烧球高度,烧球延迟以后,然后电子打火形成对称的金球After BH Reach Fire Level
15、 Position And After EFO Delay,A Spark Will Be Generated To Form A Symmetrical FAB打火杆 E-Torch精品CONFIDENTIALBSOB的應用：1.晶體橋接 2.改善第二點不易黏 3.弧度高度限制 5BSOB&BBOSBBOS:BOND BALL ON STICHBSOB:BOND STICH ON BALL精品CONFIDENTIALBSOB 時BOND HEAD的動作步驟：精品CONFIDENTIAL1.Ball Offset：設定範圍:-8020,一般設定:-60此項設定值球時，當loop base 拉起
16、後，capillary 要向何方向拉弧BSOB的二個重要參數：Capillary Center lineBall Center lineBall Offsetdie 的方向lead 的方向設定值為正值:代表capillary 向lead 的方向拉弧設定值為負值:代表capillary 向die 的方向拉弧 Capillary center-60Capillary center 60Ball center精品CONFIDENTIALWire Offset 55Wire Offset 65Wire Offset 452.2 nd Bond Pt Offset 此項是設定2銲點魚尾在BALL上的偏移
17、距離，其單位是 x y Motor Step=0.2 um，一般設定：60 此參數主要目的以確保2銲點魚尾與植球有最大的黏著面積 Ball Center lineCapillary Center lineWire Offset 0精品CONFIDENTIALBSOB BALLBSOB BALL最佳BSOB效果最佳BSOB效果精品CONFIDENTIAL正常正常FAB過大，BASE參數過小BASE參數過大BALL過大，STICH BASE參數過小BALL過小，STICH BASE參數過大BSOB 2nd stich不良精品CONFIDENTIAL6Wire bonding loop1.Q-Loo
18、p 4.M LOOP 2.Square Loop 3.PENTA LOOP LOOP有以下四種類型：精品CONFIDENTIALQ-LOOP輪廓及參數說明：精品CONFIDENTIALReverse Distance Angle 功能在定義Reverse Distance 方位注意:假如反向拉弧的角度超過20度，可能會產生neck crack 圖1圖2圖3精品CONFIDENTIAL不好不好好好精品CONFIDENTIAL7Wire bond不良分析Wire bond品質不良人支架方向放反支架在機台焊接區放置太久拿取支架動作不正確，將線弧壓倒Bond base參數設定不良法Loop base參數設定不良環ESD超標機台預熱溫度超標CLAMP按裝不良，Bonding時支架有鬆動機Transduce force不穩定機台未保養，wire clamp、Au wire氣夾污染Au wire不良、污染料Capillary到使用壽命未及時更換Die bond不良，缺膠、晶片粘膠、固雙晶Lead frame氧化、污染plasma清洗效果不佳精品CONFIDENTIALTHE END Thanks精品
