半导体封装Wire Bonding 打线邦定（引线键合技术）的详解；

WireBonding（引线键合技术）

1•WireBonding原理

2•Bonding用Wire

3•Bonding用Capillary

4•焊接时序图

5•BSOBBBOS

6•Wirebondingloop(线弧)

7•Wirebond不良分析

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1．WireBonding原理

a•IC封装中电路连接的三种方式：

b•倒装焊（Flipchipbonding)

c•载带自动焊（TAB---tapeautomatedbonding)

d•引线键合（wirebonding)

WireBonding---引线键合技术

WireBonding的作用

电路连线，使芯片与封装基板或导线框架完成电路的连线，以发挥电子讯号传输的功能

WireBonding的分类

按工艺技术：

1•球形焊接（ballbonding)

2•楔形焊接(wedgebonding)

按焊接原理：

1.热压焊

300-500℃

无超声

高压力

引线：Au

2.超声焊

室温22~28

有超声

低压力

引线：Al、Au

3.热超声焊

100~150℃

有超声

低压力

引线：Au

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热超声焊的原理：

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。

WireBonding的四要素：

•Time(时间）

•Power(功率）

•Force(压力）

•Temperature（温度）

2•Bonding用Wire

AuWIRE的主要特性：

•具有良好的导电性，仅次于银、铜。

电阻率（μΩ・ｃｍ）的比较

Ag（１．６）＜Cu（１．７）＜Au（２．３）＜Al（２．７）

•具有较好的抗氧化性。

•具有较好的延展性，便于线材的制作。常用Au

Wire直径为23μｍ，25μｍ，30μｍ

•具有对热压缩Bonding最适合的硬度

•具有耐树脂Mold的应力的机械强度

•成球性好（经电火花放电能形成大小一致的金球）

•高纯度（4N：99.99%）

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3•Bonding用Capillary

Capillary的选用：

Hole径（Ｈ）

Hole径是由规定的Wire径ＷＤ（WireDiameter)来决定H=1.2~1.5WD

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Capillary主要的尺寸：

H：HoleDiameter(Hole径)

T：TipDiameter

B：ChamferDiameter(orCD)

IC：InsideChamfer

ICANGLE：InsideChamferAngle

FA：FaceAngle(Face角)

OR：OutsideRadius

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a15(15XX)：直径1/16inch（约1.6mm)，标准氧化铝陶瓷

bXX51：capillary产品系列号

c18：HoleSize直径为0.0018in.（约46μm）

d437：capillary总长0.437in.(约11.1mm）

eGM：capillarytip无抛光;(P：capillarytip有抛光）

f50：capillarytip直径T值为0.0050in.（约127μm）

g4：IC为0.0004in.（约10μm）

h8D：端面角度faceangle为8°

i10：外端半径OR为0.0010in.（约25μm）

j20D：锥度角为20°

kCZ1：材质分类，分CZ1,CZ3,CZ8三种系列

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Capillary尺寸对焊线质量的影响：

1•Chamfer径（ＣＤ）

Chamfer径过于大的话、Bonding强度越弱，易造成虚焊.

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2•Chamfer角（ICA）

Chamfer角：小→BallSize：小

Chamfer角：大→BallSize：大

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将Chamfer角由90°变更为120°可使Ball形状变大，随之Ball的宽度变宽、与Pad接合面积也能变宽。

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3•OR（OuterRadius）及FA（FaceAngle）：

对HillCrack、Capillary的OR（OuterRadius）及FA（FaceAngle）的数值是重要影响因素。

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FA（FaceAngle）0°→8°变更

FA0°→8°的变更并未能增加WirePull的测试强度，但如下图所示，能够增加2ndNeck部的稳定性。

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4•焊接时间顺序图

次序

动作

1

焊头下降至第一焊点之搜索高度

2

第一焊点之搜索

3

第一焊点的接触阶段

4

第一焊点的焊接阶段

5

返回高度

6

返回距离

7

估计线长高度

8

搜索延迟

9

焊头下降至第二焊点之搜索高度

10

第二焊点之搜索

11

第二焊点的接触阶段

12

第二焊点的焊接阶段

13

线尾长度

14

焊头回到原始位置

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焊头动作步骤

1•焊头在打火高度(复位位置)

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2•焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度

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3•第一焊点接触阶段

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4•第一焊点焊接阶段

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5•完成第一点压焊后,焊头上升到反向高度

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6•反向距离

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7•焊头上升到线弧高度位置

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8•搜索延迟

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9•XYZ移向第二压点搜索高度

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10•第二焊点接触阶段

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11•第二压点焊接阶段

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12•焊头在尾丝高度

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13•拉断尾丝

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14•金球形成，开始下一个压焊过程

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5．BSOBBBOS

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BSOB:BONDSTICHONBALL

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BBOS:BONDBALLONSTICH

BSOB的应用：

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BSOB时BONDHEAD的动作步骤：

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BSOB的两个重要参数：

1•BallOffset：设定范围:-8020,一般设定:-60

此项设定植球时，当loopbase拉起后，capillary要向何方向拉弧

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设定值为正值:代表capillary向lead的方向拉弧

设定值为负值:代表capillary向die的方向拉弧

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2•2ndBondPtOffset

此项是设定2銲点鱼尾在BALL上的偏移距离，

其单位是xyMotorStep=0.2um，一般设定：60

此参数主要目的以确保2銲点鱼尾与植球有最大的黏着面积

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WireOffset0

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WireOffset45

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WireOffset55

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WireOffset65

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BSOBBALL

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最佳BSOB效果

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FAB过大，BASE参数过小

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BASE参数过大

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正常

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BALL过大，STICHBASE参数过小

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BALL过小，STICHBASE参数过大

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正常

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BSOB2ndstich不良

6．Wirebondingloop

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1.Q-Loop

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2.SquareLoop

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3.Pentaloop

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4.‘M’–loop

Q-LOOP轮廓及参数说明：

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图1

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图2

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图3

ReverseDistanceAngle功能在定义ReverseDistance方位

注意:假如反向拉弧的角度超过20度，可能会产生neckcrack

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好

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不好

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好

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不好

7．Wirebond不良分析

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