集成電路專(zhuān)周熱聲引線(xiàn)鍵合

熱聲引線(xiàn)鍵合技術(shù)Thermosonicbonding熱聲鍵合技術(shù)概述

熱壓超聲波鍵合工藝包括熱壓焊與超聲焊兩種形式的組合。就是在超聲波鍵合的基礎(chǔ)上，采用對(duì)加熱臺(tái)和劈刀同時(shí)加熱的方式，加熱溫度較低(低于溫度值，大約150℃)，加熱增強(qiáng)了金屬間原始交界面的原子相互擴(kuò)散和分子(原子)間作用力，金屬的擴(kuò)散在整個(gè)界面上進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)金絲的高質(zhì)量焊接。鍵合技術(shù)類(lèi)型與主要特點(diǎn)引線(xiàn)鍵合工藝可分為三種：熱壓鍵合，超聲波鍵合與熱壓超聲波鍵合。熱壓鍵合熱壓鍵合是引線(xiàn)在熱壓頭的壓力下，高溫加熱(>250℃)焊絲發(fā)生形變，通過(guò)對(duì)時(shí)間、溫度和壓力的調(diào)控進(jìn)行的鍵合方法。鍵合時(shí)，被焊接的金屬無(wú)論是否加熱都需施加一定的壓力。金屬受壓后產(chǎn)生一定的塑性變形，而兩種金屬的原始交界面處幾乎接近原子力的范圍，兩種金屬原子產(chǎn)生相互擴(kuò)散形成牢固的焊接。超聲波鍵合超聲波鍵合不加熱(通常是室溫)，是在施加壓力的同時(shí)，在被焊件之間產(chǎn)生超聲頻率的彈性振動(dòng)，破壞被焊件之間界面上的氧化層，并產(chǎn)生熱量，使兩固態(tài)金屬牢固鍵合。這種特殊的固相焊接方法可描述為：在焊接開(kāi)始時(shí)，金屬在摩擦力作用下發(fā)生強(qiáng)烈的塑性流動(dòng)，為純凈金屬表面間的接觸創(chuàng)造了條件。而接頭區(qū)的溫升以及高頻振動(dòng)，又進(jìn)一步造成了金屬晶格上原子的受激活狀態(tài)。因此，當(dāng)有共價(jià)鍵性質(zhì)的金屬原子互相接近到以納米級(jí)的距離時(shí)，就有可能通過(guò)公共電子形成了原子間的電子橋，即實(shí)現(xiàn)了金屬“鍵合”過(guò)程。焊接時(shí)不需加電流、焊劑和焊料，對(duì)被焊件的理化性能無(wú)影響，也不會(huì)形成任何化合物而影響焊接強(qiáng)度，且具有焊接參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，焊接范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)。熱聲鍵合系統(tǒng)架構(gòu)鍵合工具1球形鍵合鍵合工具2楔形鍵合熱聲鍵合過(guò)程當(dāng)超聲波作用于接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過(guò)上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于焊料導(dǎo)熱性，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度熱聲鍵合設(shè)備特性熱壓鍵合法超聲鍵合法熱超聲鍵合法可用的絲質(zhì)及直徑Au絲φ15～φ100umAu絲，Al絲Φ10～φ500umAu絲Φ15～φ100um鍵合絲的切斷方法高電壓（電?。├瓟嗬瓟?超聲壓頭)拉斷(送絲壓頭)高電壓(電弧)高電壓（電?。├瓟鄡?yōu)點(diǎn)鍵合牢固，強(qiáng)度高；在略粗糙的表面上也能鍵合；鍵合工藝簡(jiǎn)單無(wú)需加熱；對(duì)表面潔凈度不十分敏感；與熱壓鍵合法相比，可以在較低溫度、較低壓力下實(shí)現(xiàn)鍵合缺點(diǎn)對(duì)表面清潔度很敏感；應(yīng)注意溫度對(duì)元件的影響對(duì)表面粗糙度敏感；工藝控制復(fù)雜需要加熱；與熱壓法相比工藝控制要復(fù)雜些其他適用于單片式LSI最適合采用Al絲適用于多芯片LSI的內(nèi)部布線(xiàn)連接