引线键合工艺.doc

MEMS 器件引线键合工艺( wire bonding ) 2007-2-1 11:58:29 以下介绍的引线键合工艺是指内引线键合工艺。 MEMS 芯片的引线键合的主要技术仍然采用 IC 芯片的引线键合技术,其主要技术有两种,即热压键合和热超声键合。引线键合基本要求有: (1 )首先要对焊盘进行等离子清洗; (2 )注意焊盘的大小,选择合适的引线直径; (3 )键合时要选好键合点的位置; (4 )键合时要注意键合时成球的形状和键合强度; (5 )键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线弧度。常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热超声键合。( 1) 热压键合法: 热压键合法的机制是低温扩散和塑性流动(Plastic Flow) 的结合, 使原子发生接触, 导致固体扩散键合。键合时承受压力的部位, 在一定的时间、温度和压力的周期中,接触的表面就会发生塑性变形(Plastic Deformation) 和扩散。塑性变形是破坏任何接触表面所必需的, 这样才能使金属的表面之间融合。在键合中, 焊丝的变形就是塑性流动。该方法主要用于金丝键合。( 2) 超声键合法: 焊丝超声键合是塑性流动与摩擦的结合。通过石英晶体或磁力控制, 把摩擦的动作传送到一个金属传感器(Metal “ HORN ”)上。当石英晶体上通电时, 金属传感器就会伸延;当断开电压时,传感器就会相应收缩。这些动作通过超声发生器发生,振幅一般在 4-5 个微米。在传感器的末端装上焊具,当焊具随着传感器伸缩前后振动时,焊丝就在键合点上摩擦,通过由上而下的压力发生塑性变形。大部分塑性变形在键合点承受超声能后发生,压力所致的塑变只是极小的一部分,这是因为超声波在键合点上产生作用时,键合点的硬度就会变弱,使同样的压力产生较大的塑变。该键合方法可用金丝或铝丝键合。( 3 )热超声键合法这是同时利用高温和超声能进行键合的方法,用于金丝键合。三种各种引线键合工艺优缺点比较: 1 、引线键合工艺过程引线键合的工艺过程包括: 焊盘和外壳清洁、引线键合机的调整、引线键合、检查。外壳清洁方法现在普遍采用分子清洁方法即等离子清洁或紫外线臭氧清洁。( 1) 等离子清洁——该方法采用大功率 RF 源将气体转变为等离子体, 高速气体离子轰击键合区表面,通过与污染物分子结合或使其物理分裂而将污染物溅射除去。所采用的气体一般为 O2 、 Ar 、 N2 、 80%Ar+20%O2 ,或 80%O2+20%Ar 。另外 O2/N2 等离子也有应用,它是有效去除环氧树脂的除气材料。(2 )外线臭氧清洁通过发射 mm和 mm波长的辐射线进行清洁。过程如下: n m波长的紫外线能打破 O2 分子链使之成原子态(O+O) ,原子态氧又与其它氧分子结合形成臭氧 O3 。在 m波长紫外线作用下臭氧可以再次分解为原子氧和分子氧。水分子可以被打破形成自由的 OH- 根。所有这些均可以与碳氢化合物反应以生成 CO2+H2O ,并最终以气体形式离开键合表面。 m波长紫外线还能够打破碳氢化合物的分子键以加速氧化过程。尽管上述两种方法可以去除焊盘表面的有机物污染,但其有效性强烈取决于特定的污染物。例如,氧等离子清洁不能提高 Au 厚膜的可焊性, 其最好的清洁方法是 O2+Ar 等离子或溶液清