Bonding Lab 第1回 Bonding Cycle篇 | 田中贵金属

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Bonding Lab Bonding Cycle篇

Bonding Lab Bonding Cycle篇

以Bonding操作为中心,如何进行键合的,将以视频来解说。

2006年9月

在Bonding Cycle篇的初次的 Bonding Lab中,以Bonding操作为中心进行了说明。大致分为4大块的Bonding Wire如何进行键合的,将以视频来解说。

花老师电子Dr.山

①何谓Bonding Wire

花老师:
电子、你知道Bonding Wire的使用方法吗?
电子:
我稍微学习了一下,所以知道一点点,就像Fig.1似的金色的线是Bonding Wire,是使用于半导体中连接IC Chip的铝电极与Lead电极的,在电视上的Video.1视频中看到过的。
Dr. 山:
花先生!这是一个很好的机会啊!就说明一下Wire Bonding的流程给电子听吧!

Fig.1Video.1

花老师:
那么我来说明一下,我们把接续Bonding Wire的操作称作Wire Bonding。比如说劈刀是把线通过劈刀里使用的,移动这个劈刀进行结合的。这个作业是用一种叫Wire Bonding Machine的专业机器设备来进行的。快速的条件下大约1秒可以打20条线。另外、像Fig.2一样也使用许多各式各样名称的道具和部品。

Fig.2

②Ball Bonding(1st Bonding)

电子:
花老师!看Fig.3、由Capillary下方出来的线前端是圆形的?
花老师:
看一下动画的Video2。圆形部分是称为FAB(Free Air Ball)的球、放电使Wire的前端融化、再因表面张力而成圆固定。成球时球径会比喷嘴的洞径还大、这样就可以防止球脱离。

Fig.3 Video.2

花老师:
球成形后、Capillary会移动至IC的PAD上然后球会与Al电极接合。这个我们称作Ball Bonding。因为是最初的Bonding所以一般又被称为[1st Bonding]。
电子:
但是、球融化后会凝固成形。那如何接合呢?
花老师:
这个接合、是由Capillary的压球Force、然后超声波及利用Bonding Stage的热度、主要这三个因素来作球和电极的接合。由慢动作动画的Video4就可以来确认接合的情形。

电子: Video.3 Video.4

③Loop的形成

电子:
花老师!1st Bonding之后的是2nd Bonding吧?
花老师:
电子你太急了啦~在Video5里、我们可以看见接合的Wire由侧面来看为一个三角形吧。像这样子连接两电极间的Wire部分称作[Loop]。在1st Bonding和2nd Bonding间Loop的形成有很重要的作业。Loop的形状是靠着Capillary。的移动和Bonding Wire的性质来决定的。在Video5中、1st Bonding结束往2nd Bonding移动时、Bonding Wire的连续放线、及Capillary的移动可以来确认打线的成形。

Video.5

电子:
Loop的形状有什么意义吗?有一定要三角形吗?
花老师:
当然有意义啊!使Wire成形能防止Loop垂下导致与IC触碰,还能防止相邻的Loop间触碰导致短路等都是有意义的。形状有可能是三角形也有可能是个台子、根据其他不同的Package形状也会有所不同。
Dr. 山:
嗯。并且像Fig.4那样Wire Bonding的下一个制程里、有将树脂流入IC板凝固的树脂封装制程。如果Wire不先成形的话、就会因为灌入树脂而导致Loop弯曲、所以形状是很重要的。花老师!IC的制程改天再请您好好说明啊~。

Fig.4

④Stitch & Tail Bonding (2nd Bonding)

花老师:
在和Lead电极接续时、是不成球形而利用Capillary打压Wire来接合。我们称作[Stitch Bonding]、因为是打的第二颗球。所以一般也称为[2nd Bonding]。接合与Ball Bonding相同,也是一样经由Capillary的Force和超声波及利用bonding Stage的热来主导。
电子:
在Video6可以来确认2nd Bonding耶。2nd Bonding完成后的一瞬间Bonding Wire是和Lead结合状态只有Capillary上昇,这样是失败吗?

Video.6

花老师:
你注意到了!其实像Fig.5这样、在2nd Bonding的地方是同时产生Stitch Bonding和Tail Bonding的。在Stitch Bonding、Wire是和Lead电极来接合、同时、Tail Bonding是为了下一个Bonding循环而作准备。也就是说为了成球而作准备。
电子:
球的成形准备是指?…就是说Bonding Cycle还没结束罗!

Fig.5

花老师:
因放电而成球、Capillary的线必须要有一定程度的放线。而这时候所放出来的部分我们。称作Tail。Tail形成时的接合就称为Tail Bonding。
电子:
Tail是如何形成的呢?
花老师:
首先、Wire和Lead电极会因Tail Bonding而一时接合、然后Capillary将Tail拉出必要的长度后、接着将一时接合的部分弄断。看Video3就可以确认Capillary上面的 Wire Clamp的开关状态。由於Wire Clamp的开关、实现Capillary上昇或是拉断金线。
电子:
这样Bonding Cycle就完成了吧。谢谢 !
Dr. 山:
真的是完美的说明啊!接下来还请花老师多多指教喔!