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超声波压焊(Wire Bonding)技术介绍

2010-08-04 11:50
黯影冰风
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       超声波压焊(Wire Bonding)是一种初级内部互连方法,用作连到实际的裸片表面或器件逻辑电路的最初一级的内部互连方式,这种连接方式把逻辑信号或芯片的电讯号与外界连起来。其它的初级互连方式包括倒装芯片和卷带自动焊接(TAB) ,但是超声波压焊在这些连接方法中占有绝对优势,所有互连方式中有90%以上都是用这种方法。在这个数字中又有约90%采用金线超声波压焊,其余的则使用铝及其它贵金属或近似贵金属的材料。

       超声波压焊用于芯片到基板、基板到基板或者基板到封装的连接,它有两种形式: 球焊和楔焊。 金丝球焊是最常用的方法,在这种制程中,一个熔化的金球黏在一段在线,压下后作为第一个焊点,然后从第一个焊点抽出弯曲的线再以新月形状将线(第二个楔形焊点)连上,然后又形成另一个新球用于下一个的第一个球焊点。金丝球焊被归为热声制程,也就是说焊点是在热(一般为150)、超声波、压力以及时间的综合作用下形成的。℃

        第二种压焊方法是楔形制程,这种制程主要使用铝线,但也可用金线,通常都在室温下进行。楔焊将两个楔形焊点压下形成连接,在这种制程中没有球形成。铝线焊接制程被归为超声波线焊,形成焊点只用到超声波能、压力以及时间等参数。

       不同制程类型的采用取决于具体的应用场合。比如金线压焊用于大批量生产的场合,因为这种制程速度较快。铝线压焊则用于封装或PCB不能加热的场合。另外,楔形压焊制程比金线压焊具有更精细的间距。目前,金线压焊的间距极限为60μm;采用细铝线楔形压焊可以达到小于60μm的间距。

焊线式(wire bond)

        焊线接合首先将芯片固定在合适的基板或导线架(Lead Frame)上,再以细金属线,将芯片上的电路与基板或导线架上的电路相连接如图所示。

 

         连接的方法,通常利用热压、超音波、或两者合用。在此技术中所用金属线的直径,通常在25到75μm之间。金属线的材料以铝及金为主,铜线也正被评估取代金线的可能性。芯片在基板与导线架上的固定 (Die Bond) ,主要是利用高分子黏着剂、软焊焊料、及共晶的合金等。芯片固定材料的选择,主要依据封装的气密性要求、散热能力、及热膨胀系数等条件来决定。金-硅、金-锡的共晶合金、与填银的环氧树脂黏着剂。因为焊线接合技术的简易性及应用在新制程上的便捷性,再加上长久以来所有配合的技术及机具都已开发健全,近来在自动化及焊线速度上更有长足的进步,所以在目前焊线接合仍是市场上主要的技术。

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