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半导体封装Wire Bonding (引线键合)工艺技术的详解;

2026-01-23 20:26:34
作者:小编
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  引线键合技术是半导体封装工艺中的一个重要环节,主要利用金、铝、铜、锡等金属导线建立引线与半导体内部芯片之间的联系。这种技术能够将金属布焊区或微电子封装I/O引线等与半导体芯片焊区连接,是确保半导体功能得以正常发挥的关键步骤。

  在引线键合过程中,金属线被焊接到芯片引线或基板上的金属引脚上。这种技术特别适用于微小封装和高密度布局,能够提供良好的电性能和较低的电阻。焊线的目的是将晶粒上的接点以极细的金线μm)连接到引线架上的内引脚,从而将集成电路晶粒的电路信号传输到外界。

  引线键合工艺中所用的导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝。不同的金属丝在键合过程中有各自的特点和适用场景。例如,金丝因其良好的导电性能和稳定性而被广泛使用,但成本较高;铜丝则具有较低的生产成本和良好的导电性能,因此在半导体封装以及集成电路、LED等众多领域得到推广应用;铝丝则常用于超声键合工艺中。

  引线键合的主要方式包括热压键合、超声键合和热声键合。热压键合利用加压和加热的方法,使得金属丝与焊区接触面的原子间达到原子间的引力范围,从而实现键合;超声键合则是利用超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动,同时施加向下的压力,使得劈刀带动引线在焊区金属表面迅速摩擦,完成焊接;热声键合则是结合了热压和超声两种方法的特点。

  此外,引线键合技术还直接影响到封装的总厚度,因此在封装设计时需要综合考虑。总的来说,引线键合技术是半导体封装中不可或缺的一环,其施工质量对于半导体功能应用的发挥具有较大影响。以下就是今天要跟大家分享的关于引线键合工艺技术的相关内容,讲得不对或是有遗漏之处,还希望大家多多批评指正;

  引线键合通过金属线(通常为金线、铜线或铝线)将芯片的焊盘(Bond Pad)与封装基板或引线框架连接,实现电气和机械连接。

  特点:(a)连接路径短,电气性能优越;(b)支持高密度封装,适用于高频应用;(c)工艺复杂,成本较高。

  特点:(a)适合多引脚、高密度封装;(b)生产效率高,适合大规模生产;(c)设备和材料成本较高。

  原理:通过金属线(如金线、铜线或铝线)将芯片的焊盘与封装基板或引线框架连接。

  特点:(a)技术成熟,成本较低;(b)适用于多种封装类型(如 QFP、BGA);(c)对焊盘和引线框架的精度要求较高。

  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,以下是引线键合的主要作用:

  信号传输:将芯片的焊盘(Bond Pad)与封装基板或引线框架连接,实现信号和电力的传输。

  低电阻路径:通过金属线(如金线、铜线或铝线)提供低电阻的电气连接,确保电路性能。

  总之,引线键合在半导体封装中扮演着至关重要的角色,不仅实现了电气和机械连接,还提供了热管理和成本效益的优势。随着技术进步,引线键合工艺在高密度封装和高频应用中不断优化,继续发挥着重要作用。

  引线键合(Wire Bonding)是半导体封装中的关键技术,它的分类方式多样,根据键合方式、材料、形状、应用场景和自动化程度的不同,可以选择合适的工艺和技术。每种分类方式都有其特定的应用领域和优势,需根据实际需求进行选择。

  球键合(Ball Bonding):第一键合点形成球状,第二键合点为楔形。适用于金线和铜线。

  楔键合(Wedge Bonding):第一键合点和第二键合点均为楔形。适用于铝线和金线、按键合方式的分类

  热压键合(Thermocompression Bonding):通过加热和压力将金属线与焊盘连接。适用于金线和铜线。

  超声波键合(Ultrasonic Bonding):利用超声波振动和压力实现连接。适用于铝线和金线。

  热声键合(Thermosonic Bonding):结合热压和超声波技术,适用于金线。

  功率器件引线键合:用于大电流和高功率应用,通常使用铝线或铜线、按自动化程度的分类

  引线键合的四要素(材料选择、工艺参数、设备与工具、工艺控制与优化)共同决定了键合的质量和可靠性。通过合理选择和优化这些要素,可以实现高效、稳定的引线键合工艺。

  金属线:常用的金属线包括金线、铜线和铝线,选择依据包括导电性、成本和应用场景。

  3、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;

  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。

  在半导体引线键合(Wire Bonding)工艺中,不良现象可能导致产品性能下降或失效。它的不良现象可能由多种因素引起,包括材料、工艺参数、设备状态等。通过分析不良现象的根本原因,并采取相应的优化措施,可以提高键合质量和产品可靠性。建议结合具体生产情况进行深入分析和验证。

  引线键合工艺作为集成电路封装技术的重要环节,在电子产品的性能和可靠性方面发挥着关键作用。未来,引线键合工艺将继续在多元化、高性能、低成本和环保可持续性等方面取得突破,以满足不断变化的市场需求和技术挑战。今天,我们主要讲了引线键合法与材质之间的相互作用,以及引线键合的具体方法。在本文中,对可靠性和引线键合中可能出现的问题只是进行了简短的介绍,但要铭记,在引线键合过程中,发现问题,并找出克服问题的解决方案,理解相互之间的权衡关系是非常重要的。我还建议读者可以了解一下,封装种类及技术的进步,给键合方法带来了什么样的变化。

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