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WIREBONDING培训材料张学武2013.8.07●WireBond的定义是submount上的Chip与TO管座之间用GoldWire连接的一种工艺。◆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.焊接温度一般为180℃-250℃。WireBonding简介①机电箱②摄像头显示屏幕③调机操作页面④WH⑤CLAMP⑥BUFFER⑦MAGAZINE1.设备构造①⑧换能器①②③④⑦⑤⑥⑧WORKTOUCHChipN面清洁度Bonding部位是否平整、Au层厚度是否足够不平、Au层薄都会影响Bonding部位的固定Au原子的扩散运动增强提高Bonding时的结合能力提高原子之间的再结合能力InitialBall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WireBonding工艺流程如上图所示，工艺过程可以粗略分为四步：FAB→1stbond→looping→2ndbond2-1.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用劈刀3－１劈刀各部位介绍FAHCDTCAWDOR劈刀的各部位的设计分别决定了chip的焊点位置及flychip表面的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chipN面的材质及表面的平坦程度选择最适合FA&OR规格.OR芯片N面工艺对Bonding效果的影响：现在我们公司所使用的Chip表面的工艺分为抛光和不抛光两种①非抛光工艺芯片: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.②抛光工艺芯片: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.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治具管理安装Capillary的長度,专用JIG.3-4.超声波振动在Capillary上的传递方式WirePullTest的目的一焊Bonding的检验BallBonding的強度BallNeck部的強度再結晶領域的強度Reverse動作的影響二焊点Bonding的检验StitchBonding的強度Hill部的強度4-1.目的4.金线拉力检测：θ1θ2FF2F1F1=Sinθ1+cosθ1･tanθ2FF2=Sinθ2+cosθ2･tanθ1F拉力位置在顶点处附近时得到的拉力: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部的弱的部位拉力-Ｆ、假设1stBond側的力为F1、２ｎｄ側的力为F2.4-2.拉力测试位置选择通常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部位的Bonding状态作出判断.⑵WireSpan(1st与2nd的中心位置)为了得到更加全面的、精度更高的PullTest结果,采用WireSpanPullTest.这时的PullTest结果会综合WireLoop、WireLength、ChipHeight等种种因素对WirePull强度的影响,从而得到更为精确的结果.⑶Lead(在靠近2ndBonding处)在LeadBond部位附近进行PullTest,用来评价2ndStitchBond部位的Pull强度.此时的θ2≈90°根据前面的公式可以得出:F2≈F;可以较准确的对BallNeck部位的Bonding状态作出判断.4-3.PullTest的位置及各部位Test的作用6-1.资材(Chip电极、L/F表面状态)・Chip电极、管座flychip表面不能污染、变色。→原材料不能长时间暴露在外.→N2Gas中保管.→ChipChipping&flychip变形与否→CureOven清洁状态.(Gas污染)→作业人员的Mask、FingerCourt的佩带状态.(防止人为污染)6-2.AuWire&Capillary针对不同的Device,选择最佳的AuWire和Capillary型号.→LoopHeight由AuWire的特性决定.对于低Loop要求的Device,需要在LowLoop模式下进行调整.→CapillaryTip形状最优化.ChamferDiameter、InsideChamferAngle、HoleDiameter均直接影响1stBond状态.FaceAngle、OuterRadius影响2ndStitchBond状态.6.WireBonding的安定化→CapillaryLifeTime最优化.→CapillaryChange标准化.专用TorqueWrench&ToolJIG使用.确保CapillaryTip部位超声波振幅最优化.6-3.WireBonderBonding条件最优化→选择最适合的USPower、Weight、Time、HeaterBlock温度条件.Clamp专用化→根据不同的L/F形状,以及Bonding部位的差异,选择最适合的Clamp.如果Bonding部位的L/F固定不稳,将减弱UltrasonicEnergy的传递,从而影响Bonding的效果(Ball强度,BallSize).问题1：自动焊线机生产过程中产品的翘线问题经过一段时间的试生产，自动焊线机运行基本处于正常状态，但翘线问题一直没有得到有效解决。一般情况下，一批产品中翘线的比例：一号机2﹪～3﹪，二号机3﹪～5﹪下图所示为翘线不良品的照片。问题2：劈刀与自动焊线机的磨合在七月份的生产过程中，新劈刀在使用初期出现易堵塞的现象，焊线机也出现金球脱落的现象，导致不良品数量增加，翘线现象尤为突出，在一批生产产品中的比例达到15﹪～18﹪。使用一段时间后逐渐恢复正常生产。问题3：焊线过程中出现管芯脱落的问题在上个周的生产过程中，管芯脱落的现象明显增加，导致焊线过程中出现劈刀堵塞、翘线数量增加，导致的合格率下降。（在这里提出来想了解出现这种情况后的处理流程）问题4：一号机焊线机轴承、马达、感应器的问题在试生产过程中，一号机逐渐暴露出在机械部件上的问题。首先是轴承出现问题导致的损坏劈刀，其次是感应器与马达的不灵敏导致的CLAMP的运行轨迹偏离，从而致使CLAMP的运行停滞甚至撞坏。问题5：二号机成产过程中的金球脱落问题二号机在生产过程中出现金球脱落，金丝不能在劈刀留出尾丝而上抽，劈刀没有金线空打，导致芯片破损。下图为金球脱落产生的不良品（焊点打偏为调机问题）问题6：二号机显示屏亮度不稳定二号机操作页面不清晰，亮度不稳定，影响调机的速度，进而影响整体产量的提升。右侧图片显示的是自动焊线机操作页面，二号机右侧屏幕亮度不稳定。