电子封装课件修改版-3元器件的互连封装技术.ppt

第三讲元器件的互连封装技术—引线键合(WireBonding)技术Review电子封装始于IC晶片制成之后,包括IC晶片的粘结固定、电路连线、密封保护、与电路板之接合、模组组装到产品完成之间的所有过程。电子封装常见的连接方法有引线键合(wirebonding,WB)、载带自动焊(tapeautomatedbonding,TAB)与倒装芯片(flipchip,FC)等三种,倒装芯片也称为反转式晶片接合或可控制塌陷晶片互连(controlledcollapsechipconnection,C4)。什么是引线键合用金属丝将芯片的I/O端(innerleadbondingpad:内侧引线端子)与对应的封装引脚或者基板上布线焊区(outerleadbondingpad:外侧引线端子)互连,实现固相焊接过程,采用加热、加压和超声能,破坏表面氧化层和污染,产生塑性变形,界面亲密接触产生电子共享和原子扩散形成焊点,键合区的焊盘金属一般为Al或者Au等,金属细丝是直径通常为20~50微米的Au、Al或者Si-Al丝。历史和特点1957年Bell实验室采用的器件封装技术,目前特点如下:已有适合批量生产的自动化机器;键合参数可精密控制,导线机械性能重复性高;速度可达100ms互连(两个焊接和一个导线循环过程);焊点直径:100μm↘50μm,↘30μm;节距:100μm↘55μm,↘35μm;劈刀(Wedge,楔头)的改进解决了大多数的可靠性问题;根据特定的要求,出现了各种工具和材料可供选择;已经形成非常成熟的体系。应用范围低成本、高可靠、高产量等特点使得它成为芯片互连的主要工艺方法,用于下列封装: ·陶瓷和塑料BGA、单芯片或者多芯片 ·陶瓷和塑料(CerQuadsandPQFPs) ·芯片尺寸封装(CSPs) ·板上芯片(COB)芯片互连例子采用引线键合的芯片互连球形键合两种键合焊盘楔形键合三种键合(焊接、接合)方法引线键合为IC晶片与封装结构之间的电路连线中最常使用的方法。主要的引线键合技术有超音波接合(UltrasonicBonding,U/SBonding)、热压接合(pressionBonding,T/CBonding)、与热超音波接合(ThermosonicBonding,T/SBonding)等三种。机理及特点超声焊接:超音波接合以接合楔头(Wedge)引导金属线使其压紧于金属焊盘上,再由楔头输入频率20至60KHZ,振幅20至200μm,平行于接垫平面之超音波脉冲,使楔头发生水平弹性振动,同时施加向下的压力。使得劈刀在这两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦,引线受能量作用发生塑性变形,在25ms内与键合区紧密接触而完成焊接。常用于Al丝的键合。键合点两端都是楔形。铝合金线为超音波最常见的线材;金线亦可用于超音波接合,它的应用可以在微波元件的封装中见到。楔形键合其穿丝是通过楔形劈刀背面的一个小孔来实现的,金属丝与晶片键合区平面呈30~60°的角度,当楔形劈刀下降到焊盘键合区时,楔头将金属丝按在其表面,采用超声或者热声焊而完成键合。