1.引线键合概述
引线键合是封装过程中一道关键的工艺,键合的质量好坏直接关系到全体封装器件的性能和可靠性,半导体器件的失落效约有1/4~1/3是由芯片互连引起的,故芯片互连对器件长期利用的可靠性影响很大。引线键合技能也直接影响到封装的总厚度。
引线键合的过程是:芯片先固定于金属导线架上,再以引线键合工艺将细金属线依序与芯片及导线架完成接合。引线键合工艺中所用的导电丝紧张有金丝、铜丝和铝丝。引线键合焊的事理是采取加热、加压和超声等办法毁坏被焊表面的氧化层和污染,产生塑性变形,使得引线与被焊面亲密打仗,达到原子间的引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。常用的引线键合办法有3种,分别是热压键合、超声键合和热声键合。

(1)热压键合焊。热压键合焊是利用加压和加热的方法,使得金属丝与焊区打仗面的原子间达到原子间的引力范围,从而达到键合的目的,常用于金丝的键合。
(2)超声键合焊。超声键合焊是利用超声波(60~120kHz)发生器使劈刀发生水平弹性振动,同时施加向下的压力,使得劈刀在这两种力的浸染下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦,引线受能量浸染发生塑性变形,与键合区紧密打仗而完成焊接,常用于铝丝的键合。
(3)热声键合焊。热声键合焊紧张用于金丝和铜丝的键合。它也采取超声波能量,但是与超声键合焊不同的是键合时要供应外加热源,键合丝线不须要磨蚀掉表面氧化层。外加热量的目的是激活材料的能级,促进两种金属的有效连接以及金属间化合物的扩散和成长。
2.引线键合工艺
引线键合工艺有球形键合与楔形键合两种工艺。
(1)球形键合工艺。球形键合工艺是将键合引线垂直插入毛细管劈刀的工具中,引线在电火花浸染下受热熔成液态,由于表面张力的浸染而形成球状,在视觉系统和精密掌握下,劈刀低落使球打仗晶片的键合区,对球加压,使球和焊盘金属形成冶金结合完成焊接过程,然后劈刀提起,沿着预定的轨道移动,称做弧形走线,到达第二个键合点(焊盘)时,利用压力和超声能量形成月牙式焊点,劈刀垂直运动截断金属丝的尾部,这样完成两次焊接和一个弧线循环。
球形键合的工艺过程
(2)楔形键合工艺。楔形键合工艺是将金属丝穿入楔形劈刀背面的一个小孔,丝与晶片键合区平面呈 30°~60°角。当楔形劈刀低落到焊盘键合区时,劈刀将金属丝压在焊区表面,采取超声或热声焊实现第一点的键合焊,随后劈刀抬起并沿着劈刀背面的孔对应的方向按预定的轨道移动,到达第二个键合点(焊盘)时,利用压力和超声能量形成第二个键合焊点,劈刀垂直运动截断金属丝的尾部,这样完成两次焊接和一个弧线循环。
楔形键合的工艺过程