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半导体封装工艺中的芯片键合芯片金线生产工艺标准介绍

合明科技 👁 2181 Tags:半导体封装工艺芯片封装清洗Gold Bonding Wire

芯片键合,作为切割工艺的后道工序,是将芯片固定到基板(substrate)上的一道工艺。引线键合(wire bonding)则作为芯片键合的下道工序,是确保电信号传输的一个过程。wire bonding是最常见一种键合方式。

焊线封装工艺:用导线将半导体芯片上的电极与外部引脚相连接的工艺,即完成芯片与封装外引脚间的电流通路

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Gold Bonding Wire: 半导体键合金线/金丝

用于半导体封装工艺中的芯片键合。

Wire Bond/金线键合: 指在对芯片和基板间的胶粘剂处理以使其有更好的粘结性能后,用高纯金线把芯片的接口和基板的接口键合。

成分为金(纯度为99.999%),掺杂银、钯、镁、铁、铜、硅等元素。

掺杂不同的元素可以改变金线的硬度、刚性、延展度、电导率等参数。

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一、 目的:建立基本的 wire bonding 标准,制定生产过程中产品合格/不合格的判断标准。

二、 范围:本标准只适用于金线球焊工艺。

三、 基本焊接条件:热压超声波焊接用于金线键合,所需的温度、压力、超声波功率及时间视不同机型、不同材料有很大不同,具体根据机型、材料特性科学设定。

四、 品质判断标准:

1) 球形标准,如下图所示: 

① 球的直径:以2.5φ-3.5φ为标准 ,低于2.5φ为球小,大于3.5φ为球大。

② 球的厚度:以0.5φ-1.5φ为标准,低于0.5φ为球扁,大于1.5φ为球厚。

③ 球畸形:焊线偏离焊球中心超过1/2φ为球畸形。 

注:以上φ为金线直径,以下类同。

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线形标准:

① 线形不良:线摆动以≤3φ、S 形≤2φ为标准,超过此标准为线形不良。线形摆动如下图所示


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② 线受损:以≤1/4φ为标准,超过1/4φ为线受损不可接受。 

③ 弧形标准:晶粒边距金线垂直距离至少1.5φ,少于1.5φ为线低;晶粒面距线形最高不超过 200um,如下图所示。

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④ 跪线:如下图所示,圆圈处所指的金线贴在焊接表面上为跪线,不可接受。标准线形为圆圈处所指的金线与焊接表面应有一定角度。

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3) 焊口标准:

① 焊口:长为0.8φ—1.5φ,宽为1.5φ—2.5φ,且瓷咀印必须完整,超出此规格范围为不可接受,如下图所示:


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② 线尾:线尾长度必须≤1φ,大于1φ时为线尾长,不可接受。跪线 length:0.8φ—1.5φ width:1.5φ—2.5φ 瓷咀印 

③ 虚焊、脱焊:焊球与Die面接触,焊口与Frame 表面接触,拉力测试为0时为虚焊;焊球或焊口中有一个不与焊接表面接触时为脱焊。如下图所示

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4) 位置标准: 


① 走位:球走位:焊球须在IC pad位置内或恰好压在 Pad 边上,超出pad位置为球走位。焊口走位:焊点须在PCB金手指内,焊口离金手指边至少 1φ。超出金手指 为焊口走位。

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② 漏线:应焊线的位置没有焊线。 

③ 焊错位:金线没有焊在指定 Pad 上而是焊在别的 Pad 上。

5) 拉力及推球标准: 

① 拉力测试方法:拉力测试时以靠近焊球金线弧形最高处为基准,如下图所示:

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金线拉力管制,如下表:

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备注:23、23J 为同一直径的金线,对 SOT-54、SOT-23 产品 Wire bonding 时有两个引线方向,方向不同金线的管制拉力不同,用J来区分,其余类同。

③ 推球不良:推球时使用推球机做推力实验,推球力至少16g以上,金线在pad上残留量≥60%,不满足此规格为推球不良。

芯片封装清洗:

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。


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