Wire_Bonding_的基础

Wire Bonding的基礎目录 1.Wire Bonding種類 2.Ball Bonding実現手段 3.Bonding用 Wire 4.Bonding用 Capillary 5.Ball Bonding Process的概要 6.超声波 7.FAB(Free Air Ball)形成 8.Wire Pull Test 9.Wire Bonding稳定化

1.Wire Bonding種類Wire Bonding Wire Bonding半導体Chip上的接続電極和Packageの外部提取用端子間用Bonding Wire来连接要连接的金属之间进行加熱，通过受熱或者超声波振動或者受两方的影响结合。

Ball Bonding Ball BondingAu、Cu Wire Au、Cu Wire Ball Bonder

熱压缩方式

Bonding温度：300℃前後低温化 Bonding温度：200℃前後

超声波 熱圧缩并用方式超声波 熱圧缩并用方式这种方式是为降低Bonding温度为目的所開発的。为补充因温度降低导致熱Energy減少的部分而附加超声波Energy Wedge BondingAl、Au Wire 2

2.影响Ball Bonding的要因Lead Frame Lead Frame/基板/基板接着剤接着剤半導体 Chip半導体 Chip Die Bonder Die Bonder Cure Cure

Die Bonding Die Bonding

Wire Wire

Ball Bonder Ball Bonder (装置技術) (装置技術)

Ball Bonding Ball BondingCapillary Capillary Bonding技術 Bonding技術 (Process技術) (Process技術)3

3.Bonding用 Wire3-1 Au Wireの主要特征主要特征有 在大気中或在水中化学性稳定及非氧化的性質。 在大気中或在水中化学性稳定及非氧化的性質。 金属中、展延性较好、可加工Bonding用 Wire使用的直径为10 金属中、展延性较好、可加工Bonding用 Wire使用的直径为10~38μm程度的極細線。~38μm程度的極細線。 吸収Gas极其少 吸収Gas极其少 具有对熱压缩 Bonding最适合的硬度 具有对熱压缩 Bonding最适合的硬度 具有耐樹脂 Mold的Stress的機械性強度 具有耐樹脂 Mold的Stress的機械性強度 具有銀、銅其次的高電気传导性 具有銀、銅其次的高電気传导性电阻率(μΩ cm)的比較电阻率(μΩ cm)的比較 Ag(1.6)<Cu(1.7)<Au(2.3)<Al(2.7) Ag(1.6)<Cu(1.7)<Au(2.3)<Al(2.7)等、具有良好的化学性、機械性的性質

3-2 Au Wire的特性高純度(5N:99.999%)生金上添加特定的不純物、再经过加工行程調質処理(高純度(5N:99.999%)生金上添加特定的不純物、再经过加工行程調質処理(熱処理：Anneal)、作成具备各种特性的Wire。熱処理：Anneal)、作成具备各种特性的Wire。

高温破断強度与自然Loop高度MGS/MGM3熱影響領域大、Loop高度高。使用在需要高Loop的Tr或Sensor上。还使用在用大線形流大電流的Power Tr上。 MGH1

/MGH2/MGH3/MGH4/MGM4用在Loop長4mm的Memory等用在少Pin Package上。

自然Loop高度(μm)

MGM6/MGM7用在Loop長7mm的Logic等用在多 Pin QFP Package上。 MGFL1/MGFL2/MGFL-B/MGFL4/MGFL5高強度Type的4N Wire、用在最新狭 Pich Pakage(QFP,BGA,CSP)用途上。可利用高強度、原有的 Wire同等強度得到細線径、可实现 Cost Down。 MGH0/MGHL1/MGHL2热影响领域小、可形成Loop高度低的 Loop可使用在TSOP等薄型 Package或S-MCP。 MGA1/MGA2/MGA3/MGA4具有高強度和高信頼性、是第2世代使用的2N純度金合金 Wire。尤其是要求60μm Pich以下狭 Pich Bonding的用户、为保证充分的信頼性、推荐使用合金 Wire的

高温破断強度(cN)線径：25μm Bonder:CUB-10 (Reverse無し)●:高Loop□:中Loop△:低Loop

◇:超低Loop高温条件： 250℃X20sec根据Mitsubishi Materials的資料転載

熱影響領域(再結晶領域)

3-3对Au Wire的要求对Au Wire的要求、除純度以外寸法的精度要高(用0.1um制御可能)寸法的精度要高(用0.1um制御可能) 表面要圆滑、金属要有光泽 表面要圆滑、金属要有光泽 表面不能有灰尘、污染 表面不能有灰尘、污染 具有拉伸强度、要有一定的弹性 具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl(卷曲性)要小 Curl(卷曲性)要小 Au Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性 Au Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性等機能的要求

4.Bonding用 Capillary4-1 Capillary的基本Capillary(Bonding Tool)按下記寸法,被設計 製作的各寸法会压 Capillary(Bonding Tool)按下記寸法,被設計 製作的各寸法会压到Pad的 Ball Size及压到Lead的 Stitch Size,所以需要十分谨慎。到Pad的 Ball Size及压到Lead的 Stitch Size,所以需要十分谨慎。

WD

OR

FA

WD: Wire Diameter (Wire径) H: Hole Diameter (Hole径) CD: Diameter (Chamfer径) CA: Chamfer Angle (Chamfer角) OR: Outer Radius FA: Face Angle (Face角) T: Tip (前端径)

H CD T CA 7

4-2对Ball Bond直接影響的Capillary寸法仕様(1)

Hole径(H) Hole径(H) Hole径是由规定的Wire径(WD)来決定 Hole径是由规定的Wire径(WD)来決定標準是Wire径的1.3~1.5倍標準是Wire径的1.3~1.5倍

WD: Wire Diameter (Wire径) H: Hole Diameter (Hole径)

H

Fine Pad Pitch用上,为Control成小 Fine Pad Pitch用上,为Control成小的Ball Size、Wire径最好是小Hole的Ball Size、Wire径最好是小Hole径,Wire径的大部分是1.3倍以下径,Wire径的大部分是1.3倍以下

WD

4-2

对Ball Bond直接影響的Capillary寸法仕様(2)

Chamfer径(CD) Chamfer径(CD) Pad開口部→Ball Size→Chamfer径 Pad開口部→Ball Size→Chamfer径 Chamfer径过于大的话、Bonding強度有弱的傾向 Chamfer径过于大的话、Bonding強度有弱的傾向与所要求的Ball圧缩径相比、 Chamfer径过于大

CD

CD 9

4-2对Ball Bond直接影響的Capillary寸法仕様(3)

Chamfer角 Chamfer角作为傾向性所定的作为傾向性所定的 Chamfer角：小→Ball Size:小 Chamfer角：小→Ball Size:小 Chamfer角：大→Ball Size:大 Chamfer角：大→Ball Size:大Smaller CD– Smaller MBD Bigger CD– Bigger MBD FABの Centering接合時的左右荷重 超音波振動伝達

CD MBD CA:70(Degree)

CD MBD CA:120(Degree)

4-3根据Bond Pitch所限制的Capillary的寸法仕様(参考)

T寸法、Corn角 T寸法、Corn角所定的Bond Pitch、是由Loop高度決定所定的Bond Pitch、是由Loop高度決定

W.D.

Min B.P.P.=Tip/2+Tan(CA/2)×(L.H.-B.T.)+W.D/2+A B.P.P: Bond Pad Pitch (Bond Pad Pitch) L.H.: Loop Height (Loop高度) B.T.: Bond Thickness (Ball圧缩厚度) W.D.: Wire Diameter (Wire径) A: Bonder Accuracy+ Operator Accuracy (Bond精度+Teaching精度)

CA LH Tip

B.T B.P.P

4-4 Kodenshi Capillary的現状①1st Ball Lift対策 Ball厚度 SPEC:17±5μm実測：約30μm

Ball径 SPEC:110±20μm実測：約90μm

如左図所示、Ball形状 Spec:Ball厚度=17±5μm、Ball径=110±20μm現状Chamfer角强压US Power在Spec外。还有、Ball径的宽度也小，与 Pad的接触面積也小。将Chamfer角90°→120变更可使Ball形状变大随之Ball的宽度变宽、与Pad接合面積也能变宽。

CA(Chamfer Angle)从90°→120°変更来确保Ball宽度，可使接触面積增大。 Chamfer角与Ball形状(依据KKC評価結果)Chamfer角 US Power条件 AVG Ball厚度 (μm) MIN MAX AVG Ball径 (μm) MIN MAX Chamfer角 90°(現状品) 30 29 26 33 89 83 98 80 26 23 30 97 92 105 Chamfer角 120 …… 此处隐藏：3385字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……