WB焊线工艺技术资料

WIREBONDER教育资料●WireBond工程是LeadFrame上的Chip与LeadFrame之间用GoldWire连接的工程.◆WireBond的方式①TCB(ThermoCompressionBonding)利用Temp、Force、Time三种参数进行的热压着方式.②TSB(ThermoSonicBonding)→现阶段一般使用的Bonding方式.即除Temp、Force、Time三个要素以外,追加超声波振动的方式.利用UltrasonicEnergy,实现高速度、高质量的Bonding方式.次目１．设备概要2.Bonding过程3.WireBonding用Capillary4.CutWireClamp&SparkRod调整5.WirePullTestPosition6.WireBond的安定化①Bondinghead②XY工作台③搬运器④Loader⑤Unloader⑥Wire供给⑦监视器台⑧控制面板⑨框架(控制箱)1.设备构造①③④⑤⑥⑦⑧⑨WORKTOUCHPAD表面清洁度Bonding部位L/F是否变形变形后影响Bonding部位的固定Al/Au原子的扩散增大提高Bonding时的结合能力提高原子之间的再结合能力InitialBallPAD材质软化塑性增大加热UltrasonicEnergy超声波振动荷重原子之间的扩散接合超声波热压接方式的理论基础2-1.BALLBONDING的过程12345678Z-AxisMoving1stToolHeightZ-AxisOriginHeight1stSearchlHeight2ndToolHeight2ndSearchlHeightFeedUpSparkUpSparkHeightUSPressCutClampSpark1stUSTime2ndUSTime1stBondPress1stSearchPress2ndSearchPress2ndBondPressFeedSparkPowerSparkTime2-2.BondingParameter&TimingWD:WireDiameter(WIRE直径)H:HoleDiameter(Hole直径)CD:Diameter(CHAPER直径)CA:ChamferAngle(CHAMFER角度)OR:OuterRadius(Outer半径)FA:FaceAngle(FACE角度)T:Tip3．BONDING用CAPILLARY3－１CAPILLARY各部位介绍（参照SPT及PECO的设计标准)FAHCDTCAWDORCapillary的各部位的设计分别决定了CHIP的PAD部位及L/F的STITCHSIZE部位的Bonding状态.HWD3-2.Capillary各部位的设计规格在Bonding过程中所起的作用●H:HoleDiameter(Hole直径)●WD:WireDiameter(Wire直径)※Hole的直径通常为Wire直径的1.3~1.5倍.其数值决定了BallNeck部位的直径.T●T:TipDiameter(Tip直径)※Tip直径最直接影响2nd部位的Bonding表面积TipDiameter大→2ndStitch面积大FABICA●FAB:FreeAirBall(InitialBall)※InitialBall的直径通常设定为Wire直径的2~2.5倍.●CD:ChamferDiameter※影响BallSize&Ball形状●ICA:InsideChamferAngle(内切面角度)※影响Ball的粘接面积和2nd处的Stitch面积●MBD:BallDiameter※Ball的直径为内切面(CD)的1~1.2倍CDMBDFA●FA:FaceAngle●OR:OuterRadius☆Capillary的FA&OR规格是影响2nd部位Bonding形状的主要因素.应该根据LeadFrame的材质及表面的平坦程度选择最适合FA&OR规格.OR3-3.CAPILLARYPARTNUMBERSYSTEM→HOWTOORDER举例介绍CapillaryPartNumber1570–17–437GM-20DA.ShankStyleB.CapillarySeriesC.HoleSizeD.ToolLengthE.TipFinishJ.OptionalConeAngleA.:Capillary躯干部分的类型B.:Capillary系列号C.:Capillary躯干部分的内径D.:Capillary的长度E.:Capillary尖端的表面工艺J.:可选择的锥形角度CapillaryTip表面工艺现在我们公司所使用的CapillaryTip表面的工艺分为GM和P两种①GM:表面粗糙优点:在Bonding时,可以更好的传递超声波能量,提高Bonding的效果.缺点:CapillaryTip表面粗糙,容易附着空气中的灰尘及异物,影响Bonding效果,降低使用寿命.②P:表面光滑优点:不易附着灰尘和异物.缺点:对于超声波的传递效果要差一些.λ＝ｖ／ｆoｆo:共振周波数,ｖ:HORN内音数,λ:波长例）ｆo:100kHz,v:4,920m/sec,λ:49.2mmTRANSDUCER的构造和特性（振动子和HORN的振动分布）振幅:B=A×(φ1/φ2){振幅比（扩大比）＝φ1/φ2}φ1λ/2λ/2振幅:Aλ/2Node0(-)(+)AAφ2超声波HORNBLT振子3-4.超声波在Bonding过程中的应用SystemBlockCAPILLARY的振动分布超声波发生器TRANSDUCERCAPILLARYTRANSDUCER-0+超声波振动CAPILLARYTIP部位的振幅最大CAPILLARY*重要：超声波振動的安定化TorqueWrench装配Capillary时拧紧Screw,管理TorqueTool冶具管理安装Capillary的長度,专用JIG.3-5.超声波振动在Capillary上的传递方式4-1.WireClamp调整方法1.准备必要JIG:TensionGauge(150g):示波器:扩展板(HDV-550)2.VCMCooling调整⑴确认空气由V-COOL中喷出.⑵移动Z轴,使其位置处于”-4500”.3.负载修正4-1-1.闭合负载修正(注意)执行WireClamp的程序.【CloseLoad…】ClampTensionGauge☆闭合负载表示Clamp由闭合状态到打开状态所需的力.4.CutWireClamp&SparkRod调整⑴参数设定KEYMAIN1.BONDINGSETUPFEED如下设定:CLAMPCLOSE:[**]g[80]g⑵Manual模式下,使用W/C键执行闭合Clamp的操作.⑶调整VR2使TensionGauge的测量结果达到”80g±5g”.⑷参数设定CLAMPCLOSE:[**]g[10]g⑸Manual模式下,使用W/C键执行闭合Clamp的操作.⑹调整VR3使TensionGauge的测量结果达到”10g±2g”.⑺重复⑴~⑹步的操作,直至达到满意的测量结果.4-1-2.OpenLoad修正【OpenLoad…】ClampTensionGauge☆OpenLoad表示Clamp由打开状态到闭合状态所需的力.⑴参数设定KEYMAIN1.BONDINGSETUPFEED如下设定:CLAMPOPEN:[**]g[60]g⑵Manual模式下,使用W/C键执行打开Clamp的操作.⑶调整VR1使TensionGauge的测量结果达到”60g±5g”.⑷参数设定CLAMPOPEN:[**]g[10]g⑸Manual模式下,使用W/C键执行打开Clamp的操作.⑹调整VR4使TensionGauge的测量结果达到”10g±2g”.⑺重复⑴~⑹步的操作,直至达到满意的测量结果.4-1-3.Load设定KEYMAIN1.BONDINGSETUPFEEDCLAMPOPEN:[**]g[60]gCLAMPCLOSE:[**]g[80]g4-1-4.IntermediateLoadTime按如下方式连接示波器:CH1:TP—⑥(WC+)→HDV-550GND:TP—→HDV-550⑴调整VR12使①的值为”1.5ms±0.05ms”.⑵调整VR11使②的值为”1.5ms±0.05ms”.201CH1:2V/divTIME:500us2CH1:2V/divTIME:500us4-1-5.IntermediateLoad调整1按如下方式连接示波器:CH1:TP—⑥(WC+)→HDV-550CH2:TP—(OUT)→HDV-550GND:TP—→HDV-5502011按下列条件模拟设定KEYSUBMAINTENNANCEHEAD1W/COPEN:[①]g[60]gCLOSE:[②]g[80]gInterval:[100]ms4-1-5-1.CutClampOPEN调整将①的值分别设定为”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”这九个数值来确认波形.从中选定波形振幅最小的所对应的数值.再将选定的数值±2g重复进行波形确认,从而选定最适合的参数值.CutClampOpen状态下的波形Open状态下的有效波形CH1:2V/divCH2:200mV/divTIME:500us4-1-5-2.CutClampCLOSE调整将②的值分别设定为”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”这九个数值来确认波形.从中选定波形振幅最小的所对应的数值.再将选定的数值±2g重复进行波形确认,从而选定最适合的参数值.CutClampClose状态下的波形CH2CH1Close状态下的有效波形CH2CH14-1-5-3.IntermediateLoad调整KEYMAIN1.BONDINGSETUPFEEDCLAMPOPEN:[①]g[60]gCLOSE:[②]g[80]g●打开”FEED”菜单,把通过示波器确认后选定的参数值填入相应的”①”和”②”中★标准的CutWireClamp设定是保证稳定的WireFeed量的关键.4-2.EFO装置的概述4-2-1.EFO-301NF输出连接回路EFO-301NFHCS-550HighVoltageWireTorchRod(-HV)CutClampGoldWireAC100V4-2-2.SparkRod调整下面介绍sparkrod,goldwire,capillary的位置调整GoldWireSparkRodCapillary700um(FeedAmount)900um(SparkHeight)WirePullTest的目的１ｓｔBonding側的評価BallBonding的強度BallNeck部的強度再結晶領域的強度Reverse動作的影響２ｎｄBonding側的評価StitchBonding的強度Hill部的強度5-1.WirePullTest的目的5.WirePullTestPositionθ1θ2FF2F1F1=Sinθ1+cosθ1･tanθ2FF2=Sinθ2+cosθ2･tanθ1FPullPosition在Top附近时得到的PullStrength:Ｆ、与θ1无关，因为接近与90deg.F≒F1、作为BreakingModeC（在Wire部ｂｒｅａｋ）PullPosition接近Center时F1≈F2,因为角度θ1≈θ2。在PullPosition上进行PullTest时、Break的位置是BallNeck部或者StitchBond部的弱的部位PullStrength:Ｆ、假设1stBondｏｎｄ側的力为F1、２ｎｄ側的力为F2.5-2.WirePullPosition通常PullTest的位置⑴LoopTop(Wire形状的最高处)在WireTop附近的PullTest,用来评价BallNeck部位的Pull强度.此时的θ1≈90°根据前面的公式可以得出:F1≈F;可以较准确的对BallNeck