 一、封装设计 1.金线的选择 金具有导电性良好，耐腐蚀性高，不易氧化等特性。是目前半导体封装中主要的键合材料。金线的选择主要考以下几点： 1）纯度：99.99%，99.999%等。根据不同的掺杂元素及比例，得到不同的金线型号。
Tananka25um金线的部分类型及特点
4）热影响区HAZ（Heat Affected Zone） ：烧球后的热量对金线内部晶粒的影响区域。由于高温作用，该区相较于金线其他部分，晶粒变大且硬度减小将近20%，该区的长度及晶粒大小会影响线弧的形状和强度。
5）线径：金线直径，根据产品最大允许电流，BPO尺寸，loop长度和高度等因素选择。
2. 芯片pad设计规则
封装一般是用L/F或Subtrate作为支撑。
二、WB工艺 1 工艺 WB工艺采用热压超声键合技术，在一定温度及时间条件下，利用超声功率、压力共同作用于金球及焊接位置上，使接触面两种金属之间发生变形及原子扩散从而形成共金，实现die与package之间的可靠电路连接。
2. 主要参数对键合的影响 1）Temperature：去除键合面上的湿气，油污等，促进原子间扩散。温度过低，无法形成键合；温度过高，焊点形变严重，易损坏电路。 2）US Power :使劈刀震动，摩擦破坏FAB及接触位置的氧化层，促使原子间键合。US Power过大，ball neck处易损伤，严重时破坏铝层；过小，键合强度不够。 3）Bond force：将金线固定于焊接位置，使金线与焊接表面紧密压合，使金线延展变形。Force过大，金球形变严重，易损伤pad ；force过小，压合不够，无法完成键合。 4）Bond time：US power及force的作用时间，时间过短无法完成有效键合；时间过长易引起ball neck处断裂损伤。 3. 劈刀的选型 劈刀是WB中重要的辅助工具，劈刀的好坏决定焊点的外观及可靠性。 劈刀型号需根据产品的实际情况来选择，综合考虑金线线径、PAD尺寸、PAD间距、弧高等因素。一般分为普通劈刀及fine pitch劈刀。
3.1劈刀的剖面图及参数
3.2 影响1st bond 的参数： 1）Hole：固定金线使得金线中心与孔径中心重合。 2）CD 和ICA：配合作用，ICA越小，CD越小，则金球直径越小 >> 劈刀下降过程中将FAB固定在劈刀中心； >>把超声波的能量及压力传递给金球，在瓷嘴内部搓压金球使键合更加牢固； >>控制金球尺寸。
3.3 影响2nd bond的参数 1）Tip：Tip越大，2nd bond面积越大，可靠性越好；tip过大易碰到相邻线弧； 反之，tip过小则2nd bond面积过小，键合强度不够易引起NSOL。 2）FA&OR：二者互补关系 FA保证鱼尾有足够的厚度，一般FA=0°,4°,8°,11°。 OR确保鱼尾区域过渡平滑，避免产生裂纹。
3.3 影响loop的参数
1）Hole：hole过小，金线在键合过程中放线不顺畅，导致线弧过紧。 2）ICA：ICA过小，键合过程中易伤线。
3.4 影响线尾及FAB的参数 1）ICA&FA：二者形成的夹角大小决定切割边缘的锋利程度。 一般FA>=8°，则ICA=120°；FA<8°，则ICA=90° 角度过大，易导致线尾没有彻底切断，2nd bond 容易被整个拉起； 角度过小，线尾容易提前从2nd bonding区域脱落，导致频繁无线尾或线尾短无法形成FAB。
4. 打线可靠性标准 一般从以下几方面验证键合参数的设置是否合理，键合强度是否符合可靠性标准：外观、引线抗拉力强度、金球剪切力强度。
4.1 外观 1). 1st bond a. 金球外观正常，不超出pad b. 金球neck处无裂纹，无损伤 c. 金球厚度约为金球直径的20% d. IMC大于金球直径的75%（NPI） e. Pad无弹坑，底部完整 无损伤（NPI）
2). 2nd bond a. 鱼尾完整并完全在键合区域内； b. 鱼尾过渡平滑无裂纹，无peeling。
3). Loop a. 线弧正常无扭曲无坍塌，表面光滑无损伤； b. 线弧间距大于2倍线径。
4.2 引线抗拉力强度测试 对线弧进行抗拉力测试，检验键合的强度及线弧参数设置是否符合要求。
常见的金线抗拉力强度标准如下表1所示，其他线径的标准参考下图1.
4.3 金球剪切力测试 对金球进行剪切力测试，检验键合强度是否符合标准。
常见的金球剪切力标准可参考下表2，其他大小的金球可参考图2曲线
5.线弧设计
根据设计要求，die表面到封装表面的距离、线弧长度来选择线弧模式，从而得到不同的线弧。 根据线弧高度可分为：正常线弧60<H<150um，超低线弧H<60um。 也可按线弧长度分可分为长线弧L>1mm和短线弧L<1mm。
6.常见不良及原因分析
常见的键合不良主要有：1st bond 不良、2nd bond 不良及Loop不良。
6.11stbond 不良
6.22ndbond 不良
6.3 loop 不良
7 如何提升打线效率 1.人员
1）WB工艺原理 2）WB设备各机构部件 3）相关材料（金线，劈刀） 4）WB关键参数 5）常见异常的主要原因及解决措施
2.设备
1）WB设备各机构部件可正常工作 2）WB关键部件需定时保养 3.物料
1）劈刀选型 2）金线选择
4.方法
1）定义关键参数范围 2）前制程对WB的影响
5.环境
打线环境符合国家标准 |
