SiP封装工艺6—Wire Bonding

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! [) `- t! m( X% `* f1 r6 _, C4 XPlasma Clean (电浆清洗Before WB)
0 B5 @+ t5 z7 u( h9 _4 J1 ?+ O在密闭真空中充入少量Ar、H2、O2中的一种或几种气体，利用RF power在平形板电极形成电场使电子来回震荡，电子激发并电离气体产生电浆，撞击基板和芯片表面，与污染物产生物理或化学反应，利用气体流通将污染物去除。电浆清洗使表面微结构产生官能基或达到一定的粗糙度，增加不同材料之间的结合力，增加焊点的可靠性以及基板与塑封材料之间的结合力，从而提高产品的可靠度、增加使用寿命。
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  A& d6 a2 B! v# t8 {' e0 iPlasma Clean示意图

电浆清洗主要分以下几种
* H2 c2 d; S! c* R' ]. H1.    Argon Plasma
       纯物理作用、物理撞击可将表面高分子的键结打断，形成微结构粗糙面。
2.    Oxygen Plasma
       具有化学作用，可以氧化燃烧高分子聚合物，或者形成双键结构的官能子，可表面改性。
3.    Hydrogen Plasma
' P7 {% j3 d) A/ J' p$ \- P: H       具有还原性作用的气体，可以还原被氧化的金属表面层。
- k# ^0 W8 e) E! C* m* ?4.    Mix Gas Plasma
       组合上述气体种类，可达到特殊官能基的形成。Ar & H2混合气，借由物理撞击对表面的结构产生活化作用，并形成粗糙面增加结合力。Wire Bond工序前，采用此种清洗方式，可以增加焊点的结合力。O2& H2混合气，对金属面形成OH-基，Molding 工序前，采用此种清洗，可以增加与   Compound间的结合力。
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[/url][url=]电浆清洗三种原理[/url]

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, u1 n2 E+ ~/ z* i; b! {Plasma Clean (电浆清洗Before WB)
4 B, Y; f8 l: U1 tWB是封装工艺中最为关键的一步，主要目的是利用金线(Au)、铝线(Al)或铜线(Cu)，把芯片上的Pad和基板上Finger通过焊接的方法连接起来。焊接方式有热压焊、超声键合和热超声焊等，这里主要介绍热超声焊。
* ]4 u# M3 S( P  `+ s& n热超声焊的主要材料为金线，成分为99.99%的高纯度金，线径一般为0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils等。利用超声振动提供的能量，使金丝在金属焊区表面迅速摩擦生热，产生塑性变形，破坏金属层界面的氧化层，两个纯净的金属界面紧密接触，在钢嘴压力作用下，达到原子间紧密键合，形成牢固的焊接。
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+ G& h: W. o1 M8 |$ m/ @1 x* Q热超声焊

" S9 Y- Z- D# d4 F1 d球焊的主要过程如下图:
1)    打火杆在瓷嘴前打火，将金线烧熔成球；
5 I  [+ l7 g( k1 ]& t9 f/ C2)    第一焊点：金球在钢嘴施加的一定压力和超声的作用下，与芯片pad连接，形成焊球(Bond Ball)；
. h& t; R  h$ {3)    第一焊点完成后，夹持金线的夹子松开，钢嘴牵引金线上升，并按程序设定的轨迹运动，从而形成一定的线型（Wire Loop）。
4)    第二焊点：钢嘴运动到基板Finger上方，在超声作用下，下压到在基板的Finger上，形成鱼尾(Wedge)形的连接；
5)    第二焊点完成后，钢嘴向上运动，拉出一定长度的金线(为下一步烧球做准备)，夹子闭合，金线与Finger的连接被切断。
2 |4 {9 c) _# s7 Z( U6)    回到第1)，进入下一焊接循环。
! L4 m6 I! V' n) H! i  x3 ^0 S& T7 b, KWB四要素：压力（Force）、超声功率（USG Power）、时间（Time）、温度（Temperature）。
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! p6 G+ W. s$ k. C7 v+ ]

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  P: T( {" k( E$ N6 d, k6 F

[url=]金丝球焊过程示意图及焊接[/url]后的基板和芯片、金丝及第一、第二焊点图

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5 ?/ X  C, I1 b8 B, a下一节我们会继续SiP的工艺流程Molding（注塑），敬请关注。


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