干货分享丨Wire Bonding 打线邦定（引线键合技术,2023精华视频版）
1．Wire Bonding原理
a•IC封装中电路连接的三种方式：
b•倒装焊（Flip chip bonding)
c•载带自动焊（TAB---tape automated bonding)
d•引线键合（wire bonding)
Wire Bonding---引线键合技术
Wire Bonding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
Wire Bonding的分类
按工艺技术：
1•球形焊接（ball bonding)
2•楔形焊接 (wedge bonding)
按焊接原理：
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1.热压焊 |
300-500℃ |
无超声 |
高压力 |
引线：Au |
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2.超声焊 |
室温22~28 |
有超声 |
低压力 |
引线：Al、 Au |
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3.热超声焊 |
100~150℃ |
有超声 |
低压力 |
引线：Au |
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。
Wire Bonding的四要素：
•Time(时间）
•Power(功率）
•Force(压力）
•Temperature（温度）
2•Bonding用 Wire
Au WIRE 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，25 μｍ，30 μｍ
•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%）
3•Bonding用 Capillary
Capillary的选用：
Hole径（Ｈ）
Hole径是由规定的Wire径ＷＤ（Wire Diameter)来决定H=1.2~1.5WD
Capillary主要的尺寸：
H： Hole Diameter (Hole径)
T：Tip Diameter
B：Chamfer Diameter(orCD)
IC：Inside Chamfer
IC ANGLE：Inside Chamfer Angle
FA：Face Angle (Face角)
OR：Outside Radius
a 15(15XX)：直径1/16 inch （约1.6mm)，标准氧化铝陶瓷
b XX51：capillary产品系列号
c 18：Hole Size 直径为0.0018 in.（约46μm ）
d 437：capillary 总长0.437 in.(约11.1mm）
e GM：capillary tip无抛光; (P：capillary tip有抛光）
f 50：capillary tip 直径T值为0.0050 in. （约127μm）
g 4： IC为0.0004 in. （约10μm）
h 8D：端面角度face angle为 8°
i 10：外端半径OR为0.0010 in.（约25μm）
j 20D：锥度角为20°
k CZ1：材质分类，分CZ1,CZ3,CZ8三种系列
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.
2• Chamfer角（ICA ）
Chamfer角：小→Ball Size：小
Chamfer角：大→Ball Size：大
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。
3• OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）：
对Hill Crack、Capillary的OR（Outer Radius）及FA（Face Angle）的数值是重要影响因素。
FA（Face Angle）0°→8°变更
FA 0°→8°的变更并未能增加Wire Pull的测试强度，但如下图所示，能够增加2nd Neck部的稳定性。
4• 焊接时间顺序图
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次序 |
动作 |
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1 |
焊头下降至第一焊点之搜索高度 |
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2 |
第一焊点之搜索 |
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3 |
第一焊点的接触阶段 |
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4 |
第一焊点的焊接阶段 |
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5 |
返回高度 |
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6 |
返回距离 |
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7 |
估计线长高度 |
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8 |
搜索延迟 |
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9 |
焊头下降至第二焊点之搜索高度 |
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10 |
第二焊点之搜索 |
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11 |
第二焊点的接触阶段 |
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12 |
第二焊点的焊接阶段 |
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13 |
线尾长度 |
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14 |
焊头回到原始位置 |
焊头动作步骤
1• 焊头在打火高度( 复位位置 )
2• 焊头由打火高度下降到第一焊点搜索高度
3• 第一焊点接触阶段
4• 第一焊点焊接阶段
5• 完成第一点压焊后, 焊头上升到反向高度
6• 反向距离
7• 焊头上升到线弧高度位置
8• 搜索延迟
9• XYZ 移向第二压点搜索高度
10• 第二焊点接触阶段
11• 第二压点焊接阶段
12• 焊头在尾丝高度
13• 拉断尾丝
14•金球形成，开始下一个压焊过程
5．BSOB&BBOS
BSOB : BOND STICH ON BALL
BBOS : BOND BALL ON STICH
BSOB的应用：
BSOB 时BOND HEAD的动作步骤：
BSOB的两个重要参数：
1• Ball Offset：设定范围: -8020, 一般设定: -60
此项设定植球时，当loop base 拉起后，capillary 要向何方向拉弧
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
2• 2 nd Bond Pt Offset
此项是设定2銲点鱼尾在BALL上的偏移距离，
其单位是 x y Motor Step = 0.2 um ，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
Wire Offset 0
Wire Offset 45
Wire Offset 55
Wire Offset 65
BSOB BALL
最佳BSOB效果
FAB过大，BASE参数过小
BASE参数过大
正常
BALL过大，STICH BASE参数过小
BALL过小，STICH BASE参数过大
正常
BSOB 2nd stich不良
6．Wire bonding loop
1. Q-Loop
2. Square Loop
3. Penta loop
4. ‘M’ – loop
Q-LOOP轮廓及参数说明：
图1
图2
图3
Reverse Distance Angle 功能在定义Reverse Distance 方位
注意:假如反向拉弧的角度超过20度，可能会产生neck crack
好
不好
好
不好
7．Wire bond不良分析
