焊線機(jī)操作的基礎(chǔ)

1、Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)目錄目錄銲線的銲線的種類種類結(jié)球銲線結(jié)球銲線(BALL BONDING) 的操作的操作結(jié)球銲線的實(shí)際操作結(jié)球銲線的實(shí)際操作Bonding用線材用線材Bonding用瓷嘴用瓷嘴銲線銲線技術(shù)（技術(shù)（製程製程技術(shù)）技術(shù)）附錄拉力測(cè)試時(shí)Pull位置的影響 附錄關(guān)於CRATERING 附錄關(guān)於電鍍銲線機(jī)操作的銲線機(jī)操作的基礎(chǔ)基礎(chǔ)Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)2銲線的銲線的種類種類Ball BonderWedge Bonder將半導(dǎo)體IC晶片上的接續(xù)電極與Package外部引出用端子之間，利用打線予以連接。將相連的金屬加熱，

2、以熱或超音波振動(dòng)、或熱+超音波振動(dòng)，使其接合。(源自於: SEAJ 半導(dǎo)體製造機(jī)臺(tái)用語(yǔ)辭典)此方式是以降低打線溫度為目的所開發(fā)而成。為彌補(bǔ)因溫度低造成熱能減少，因此附加上超為彌補(bǔ)因溫度低造成熱能減少，因此附加上超音波能量音波能量打線溫度：前後打線溫度：前後低溫化熱壓著TPC方式使用線來銲線的技術(shù)，最早是在年代，由美國(guó)貝爾研究所的研究小組所確立，之後美國(guó)機(jī)臺(tái)製造廠商開發(fā)手動(dòng)式機(jī)臺(tái)，將結(jié)球銲線的操作被實(shí)際應(yīng)用，且普及的被採(cǎi)用至今。Wedge Bonding鋁Al、金Au線BALL BONDING金Au、銅Cu線WIRE BONDING超音波熱超音波熱壓著壓著方式方式Ver.1WIRE BONDIN

3、G PROCESS的基礎(chǔ)3熱壓著法與超音波熱壓著法的比較熱壓著法與超音波熱壓著法的比較接合要素接合要素之之比較比較接合接合時(shí)所需的時(shí)所需的物理物理性性効果比較効果比較項(xiàng)目熱壓著法超音波熱壓著法接合要素?zé)岷芍劁I針磨動(dòng)VIB熱荷重超音波振動(dòng)U.S.溫度高（300以上）較低（200前後）參考資料參考資料熱壓著法超音波熱壓著法接合所需的物理性効果（銲針磨動(dòng)）優(yōu)（超音波振動(dòng)）塑性變形増大變形量増加空孔密度増大（銲針磨動(dòng)）優(yōu)（超音波振動(dòng)）因溫度使原子擴(kuò)散定數(shù)増大優(yōu)（高溫） 劣（較低溫）原子密度差距(濃淡斜率)増大劣 優(yōu)（超音波振動(dòng)）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)4銲線操作搜尋搜尋

4、動(dòng)作動(dòng)作在瓷嘴前端突出的線頂端形成金球，瓷嘴朝向銲點(diǎn)位置（PAD 表面）以低速（）下降。銲點(diǎn)銲點(diǎn)瓷嘴碰觸到銲墊表面後，依靜荷重、超音波振動(dòng)及溫度，使金球被 壓著在銲墊表面上。打線弧銲點(diǎn)完成後，瓷嘴朝銲點(diǎn)移動(dòng)的過程中，瓷嘴上升約 ，釋出線弧形成時(shí)所需的金線長(zhǎng)度。線弧形成線弧形成接著在瓷嘴從最高點(diǎn)朝銲點(diǎn)移動(dòng)的過 程中，金線被瓷嘴吸入，連帶著多餘的線到 達(dá)銲點(diǎn)。銲點(diǎn)銲點(diǎn)到達(dá)銲點(diǎn)後，依靜荷重、超音波振動(dòng) 及溫度，使金線被壓著在LEAD表面。FEED UPFEED UP線尾產(chǎn)生線尾產(chǎn)生點(diǎn)銲線完成後，為了下次的打線時(shí)形 成所需的金球，既定的金線被釋出，上升 到SPARK的高度。金球金球形成形成瓷嘴上升至S

5、PARK高度後，因放電而使金線 前端形成金球。線弧形成線弧形成LEAD搜尋搜尋動(dòng)作動(dòng)作半導(dǎo)體晶片 銲點(diǎn)銲點(diǎn)金線釋出金線吸入金球金球形成形成線弧軌跡形成放電形成金球 焊點(diǎn)焊點(diǎn)FEED UPFEED UP線尾產(chǎn)生線尾產(chǎn)生無線弧控制之情形Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)5結(jié)球銲線的實(shí)際操作結(jié)球銲線的實(shí)際操作手段手段DIE BONDER DIE BONDER導(dǎo)線架導(dǎo)線架L/F基板基板接接著劑著劑半導(dǎo)半導(dǎo)體晶片體晶片烘烤烘烤線線瓷嘴瓷嘴打線打線技術(shù)技術(shù)（製程製程技術(shù)）技術(shù)）Ball BONDERBall BONDER（機(jī)臺(tái)機(jī)臺(tái)技術(shù)）技術(shù)）Ver.1WIRE BONDING PRO

6、CESS的基礎(chǔ)6主要主要特徴特徴等上述極佳的化學(xué)、機(jī)械特性本項(xiàng)資料、圖表等，自田中電子工業(yè)及日鉄MICRO METAL技術(shù)資料轉(zhuǎn)載BondingBonding用用金線金線金線的主要金線的主要特徴特徴在現(xiàn)今半導(dǎo)體組裝過程中超音波熱壓著打線方式為Ball Bonding的主流，而金線是最適合且不可或缺的半導(dǎo)體DEVICE封裝材料。u在大氣中或水中，化學(xué)性安定，不會(huì)氧化u在金屬中，延展性最佳、於打線時(shí)可使用加工至直徑（MICOR METER：）的超細(xì)線u不易吸收氣體u對(duì)於熱壓著打線，硬度最合適u其機(jī)械性的強(qiáng)度可承受樹脂封膠壓力u僅次於銀、銅的高導(dǎo)電性電阻比率（）的比較銀（.）銅（.）金（.）鋁（.）

7、Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)7電氣傳導(dǎo)性電氣傳導(dǎo)性（電流傳導(dǎo)容易） 影響金屬導(dǎo)電程度，也就是決定電子移動(dòng)量的重要因素，包含金屬結(jié)晶中的自由電子數(shù)、金屬 結(jié)晶兩端的電位差、妨礙自由電子移動(dòng)的阻抗等因素。 自由電子數(shù)，一般以價(jià)的金屬最多、導(dǎo)電性高。 結(jié)晶中兩端電位差越大，自由電子數(shù)越多，導(dǎo)電性也越高。 電氣阻抗越小，則移動(dòng)電子數(shù)越増加、導(dǎo)電性也越高。自由電子自由電子相對(duì)於不能與原子或分子相離太遠(yuǎn)的束縛電子，自由電子可在真空或物質(zhì)中自由移動(dòng)。 金屬中的傳導(dǎo)電子在傳導(dǎo)帶時(shí)就是自由電子，因與格子振動(dòng)的相互作用，有說明導(dǎo)電、 熱傳導(dǎo)、比熱、磁性等特徴。電氣阻抗電氣阻抗施與在物體

8、一定電壓時(shí)，所通過的穩(wěn)定電流為、則為該物體之電氣阻抗。截面積也一樣，在A中長(zhǎng)度的線狀物體，A中的被稱做電氣阻抗率（電氣 阻抗比），是為單位的物理定數(shù)。 電氣阻抗中電流流通，則產(chǎn)生每單位時(shí)間發(fā)生*2的焦耳熱（）。用語(yǔ)解説Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)8在高純度（：）純金中添加特定的不純物質(zhì)，以及在加工過程中的均勻擴(kuò)散處理（熱處理：Anneal退火），可製造出具有各種特性之線種。BondingBonding用用金線金線金線的金線的製造製造過程範(fàn)過程範(fàn)例例（引用自田中電子工業(yè)綜合目錄）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)9用語(yǔ)解説壓壓延加工延加工 壓延加

9、工是指形成平板狀、某固定形狀、棒狀、管狀等的多功能加工法。依加工材料的溫度可分 為熱壓延與冷壓延。熱壓延是處理較大材料的壓延。 冷冷壓壓延延，因是在常溫下，當(dāng)然絕對(duì)應(yīng)力阻抗高，加工困難度也變高，但尺寸精準(zhǔn)度較佳，可達(dá)到 成品表面完美的目的。 固定形狀材料的壓延，是在滾筒內(nèi)沿著溝道成形，隨溝道形狀的依序變化，而逐漸接近成品的多 段式滾筒壓延。應(yīng)力阻抗應(yīng)力阻抗 從應(yīng)力應(yīng)變曲線，取得塑性應(yīng)變的絶對(duì)値，及應(yīng)力的絶對(duì)値，來表示關(guān)係時(shí)，是 在塑性變形時(shí)的材料特有數(shù)値。這數(shù)值就稱為應(yīng)力阻抗。應(yīng)力阻抗之應(yīng)力阻抗之測(cè)定測(cè)定 材料應(yīng)力阻抗之測(cè)定，有拉力測(cè)試、壓縮測(cè)試及硬度測(cè)試等等。其中最常做的測(cè)試是拉力測(cè)試，降伏

10、應(yīng)力、或是耐力、拉力強(qiáng)度等特性外，伸展、壓縮 、加工硬化指數(shù)、r值等特性，都可由塑性變形求得。壓縮測(cè)試方面，雖然不像拉力測(cè)試時(shí)易發(fā)生中間細(xì)的狀況，但若不注意減少工具與材料間摩擦之 問題，會(huì)有Barreling的狀況發(fā)生。硬度測(cè)驗(yàn)，其優(yōu)點(diǎn)是可在細(xì)微部分測(cè)定，但需要誤差處理。Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)10除純度以外，金線要求以下機(jī)能尺寸精準(zhǔn)度高（能控制在0.1um）u表面圓滑、有金屬光澤u表面無髒物、污垢u拉力強(qiáng)度、伸展率能達(dá)指定程度u捲線狀況少u在金線前端形成的球，其形狀一定且非常圓BondingBonding用用金線金線對(duì)金線之對(duì)金線之要求要求Ver.1WIRE

11、BONDING PROCESS的基礎(chǔ)11各Type的高溫特性與Loop高度的關(guān)係各Type線之強(qiáng)度一般線：Y, C, FA, M3, G低Loop用線 ：GL-2, GLD高強(qiáng)度線：GMG, GMH合金線：GPGBondingBonding用用金線金線BondingBonding用用金線列表金線列表（田中電子工業(yè)製金線範(fàn)例有關(guān)其他公司的線，請(qǐng)參照目錄） Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)12o與高純度線做比較，在常溫及高溫時(shí)的機(jī)械性強(qiáng)度較高耐模流極優(yōu)o在大氣中、可形成完整的圓球oInitial Ball本體的再結(jié)晶粒小o與高純度線比較、接合力高oBall Neck強(qiáng)度較強(qiáng)

12、o接合度提高與高純度線比較，電阻略高（.倍左右）合金線之特徴一般的機(jī)械性強(qiáng)度，在強(qiáng)度測(cè)試中可同時(shí)測(cè)定出斷裂強(qiáng)度（）與伸展率（）為因應(yīng)近年來各種半導(dǎo)體封裝的應(yīng)用，已投入開發(fā)純度（）（.）合金（Alloy）線的市場(chǎng)。BondingBonding用用金線金線合金合金線線（）（）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)13合金、高純度金線範(fàn)例針對(duì)針對(duì)近年近年來來急速急速以以PitchPitch展開展開的的Fine Fine Pad Pad PitchPitch化化，提出提出下列要求下列要求各金線之詳細(xì)特點(diǎn)，請(qǐng)參照各公司之目錄在微小銲墊上打線 接合接合信賴性的提升信賴性的提升隨著線徑的細(xì)

13、小化 耐耐模模流性流性的改良的改良隨著線徑的細(xì)小化 改良改良金線金線強(qiáng)度強(qiáng)度要求開發(fā)新線種，擁有舊有高純度線所無法擁有的特性合金線高強(qiáng)度線田中電子工業(yè),日鉄MICRO METAL,開發(fā)合金合金線線（）與 KEEP的高強(qiáng)度高強(qiáng)度線線BondingBonding用金線用金線合金合金線線（）（）Ver.1WIRE BONDING PROCESS的基礎(chǔ)14常溫（）與高溫（）的合金線與高純度線機(jī)械特性比較BondingBonding用用金線金線合金合金線線（）（）（以下引用田中電子工業(yè)合金（以下引用田中電子工業(yè)合金線線資料）資料）高純度線合金線合金線高純度線Breaking Load (gf)Breaking Load (gf)Elongation (%)Elongation (%)高高溫溫特性特性範(fàn)