图 2:典型球/月牙互连的简化表示 自动引线键合机于 20 世纪 80 年代初推出。当时,大多数互连都是使用铝线制作的。随着对高可靠性需求的增加,金线变得更加普遍。随着封装密度的增加,引线互连键合间距减小。细间距的初始解决方案是楔形键合,因为楔形工具设计允许将引线紧密键合(并排)。 细间距互连 在更小的空间内封装更多元件的需求导致 ASIC 设计变得更加密集。人们曾认为,互连细间距封装的最佳方法是通过楔形键合。在 20 世纪 90 年代后期,典型的键合间距从约 110µm 减小到约 90µm。在此期间,平均楔形工具尖端大约是球键合毛细管工具尖端宽度的三分之一。毛细管材料缺乏支持细间距工艺的稳健性。从那时起,改进的材料使细间距设计成为可能,其中尖端尺寸小于 70µm 的情况并不罕见。更小的特征、更高的密度和更多的 I/O 需要细间距。在当今的细间距环境中,任何使用楔形键合机键合的设备都可以使用球焊设备更快地键合。图 3 和图 4 描绘了使用 1.0 mil 导线通过球焊互连的 55µm 细间距架构。
金属间化合物的生长和转变伴随着金/金属间化合物界面处键合内部以及键合外围的铝接触垫中空隙的形成。空隙是由于 Al 和 Au 原子扩散速率差异(Kirkendall 效应)形成的空位聚结而产生的。金属间化合物的形成使键合更坚固,但由于金属间化合物的体积变化,与 Au 和 Al 相比,键合更脆,机械应力更大 [1, 3]。由于金属间化合物的形成,引线键合的电阻仅增加几十毫欧姆 [1, 4]。在退化的初始阶段,空隙不会显著影响键合的机械强度和接触电阻。然而,长时间暴露在高温下会增加空洞,直至键合变得机械脆弱和/或电阻增加到可接受水平以上,从而导致设备故障。
金属间化合物的生长和转变伴随着金/金属间化合物界面处键合内部以及键合外围的铝接触垫中空隙的形成。空隙是由于 Al 和 Au 原子扩散速率差异(Kirkendall 效应)形成的空位聚结而产生的。金属间化合物的形成使键合更坚固,但由于金属间化合物的体积变化,与 Au 和 Al 相比,键合更脆,机械应力更大 [1, 3]。由于金属间化合物的形成,引线键合的电阻仅增加几十毫欧姆 [1, 4]。在退化的初始阶段,空隙不会显著影响键合的机械强度和接触电阻。然而,长时间暴露在高温下会增加空洞,直至键合变得机械脆弱和/或电阻增加到可接受水平以上,从而导致设备故障。
两类零件需要机械或真空夹紧,如图 6A 或 6B 所示。真空夹紧用于尽可能降低工具复杂性。但是,有些情况下需要机械夹紧来固定零件。在这两种情况下,都使用可拆卸手柄手动操作装满零件的托盘。手柄锁定到位并将操作员与热量隔离。每种托盘类型都有一个配套的加热底座,安装在粘合机加热器台上。从一种零件类型切换到另一种零件类型是通过更换底板并在粘合机上加载另一个程序来实现的。工具设计旨在确保无需调整 EFO 棒,从而最大限度地缩短转换时间。
Wirebondinghasbeenthemostwidelyusedandflexibleform of interconnecting technology in semiconductor manufacturing [1] .Themechanicalreliabilityofwirebondsinamicroelectronic package depends to a big extent on the formation of intermetallic compounds at the interface, environmental stress cycling of the module, fatigue and bonding process itself.债券过程控制和债券质量监控一直是制造OEM的主要关注点。电线键合是一个复杂的过程,具有许多参数(例如功率输入,粘结压力,粘结时间,阶段温度,传感器配置)。对于这样的制造过程,确定主要因素及其影响对于过程优化很重要。常规传感器组件包括以一端耦合的PZT(铅 - 循环酸 - 二烷基)驱动元件,以及键合工具耦合到传感器的输出端。为了维修/更换需求,该工具在组件上螺钉固定。这是具有“蟹腿”键合工具的三维结构。螺钉固定条件(工具上的扭矩值)可能会影响包装实践中的传感器性能,但是很少有有关此
必须仔细抛光,以消除可能传播的磨碎裂纹,从而导致裂缝。图2显示了一个高级的,堆叠的模具包,具有四个模具级别和三个电线环形状,包括模具到模具的粘合。死亡 - 绑定键,可以节省基板空间和成本,同时降低互连长度。虽然这些包装类型当前具有挑战性的线键功能,但新的进步正在提供必要的过程改进。这些水平之间的互连主要是通过电线粘合进行的。只有电线键合提供制造灵活性和能够填补此角色的低成本。当今自动电线键键提供的高级循环控件允许其他技术过程无法提供的灵活性和适应性。具有良好控制的弯曲和扭结状态的线键环的能力已经连续发展了12年以上[4],[5]。1993年授予了第一个工作循环形状专利[6]。这些形状引导了CSP形状的发展。随着在第二个键附近的电线中添加弯曲,旨在提供公共汽车杆间隙,开发了BGA循环。现在,随着多个层次堆叠的模具包的出现,该行业正在推动新的循环高度水平降低。当今的状态债券机可以提供多达20个高级过程循环形状的功能。不断开发其他新循环形状,以适应包装设计要求。实现这些超低环形形状非常最近,已经引入了新的正向环形形状,可以产生<75µm的高度而不会牺牲吞吐量。