半導(dǎo)體連接線培訓(xùn)

1、WIRE BONDER 培訓(xùn)培訓(xùn) Wire Bond工程是Lead Frame上的Chip與Lead Frame之間用Gold Wire連接的工程.Wire Bond的方式 TCB (Thermo Compression Bonding) 利用Temp、Force、Time三種參數(shù)進(jìn)行的熱壓著方式. TSB (Thermo Sonic Bonding) 現(xiàn)階段一般使用的Bonding方式.即除Temp、Force、Time三個(gè)要素以外, 追加超聲波振動(dòng)的方式.利用Ultrasonic Energy,實(shí)現(xiàn)高速度、高質(zhì)量的 Bonding方式.次目次目設(shè)備概要設(shè)備概要2 . Bonding 過(guò)程過(guò)

2、程3 . Wire Bonding用用Capillary4 . Cut Wire Clamp & Spark Rod調(diào)整調(diào)整5 . Wire Pull Test Position6 . Wire Bond的安定化的安定化 Bonding head XY 工作臺(tái) 搬運(yùn)器 Loader Unloader Wire 供給 監(jiān)視器臺(tái) 控制面板 框架 (控制箱)1.設(shè)備構(gòu)造設(shè)備構(gòu)造WORK TOUCHPAD 表面清潔度Bonding部位 L/F是否變形變形后 影響B(tài)onding部位的固定Al/Au原子的擴(kuò)散 增大提高Bonding時(shí)的結(jié)合能力提高原子之間的再結(jié)合能力Initial BallPAD

3、 材質(zhì)軟化 塑性 增大加熱Ultrasonic Energy超聲波振超聲波振動(dòng)動(dòng)荷重荷重原子之原子之間間的的擴(kuò)擴(kuò)散接合散接合超聲波熱壓接方式的理論基礎(chǔ)超聲波熱壓接方式的理論基礎(chǔ)2-1. BALL BONDING 的過(guò)程的過(guò)程12345678Z-Axis Moving1st Tool HeightZ-Axis Origin Height1st Search l Height2nd Tool Height2nd Search l HeightFeed UpSpark UpSpark HeightUSPressCut ClampSpark1st US Time2nd US Time1st Bond

4、Press1st Search Press2nd Search Press2nd Bond PressFeedSpark PowerSpark Time2-2. Bonding Parameter & TimingWD : Wire Diameter (WIRE 直徑)H : Hole Diameter (Hole 直徑)CD : Diameter (CHAPER 直徑)CA : Chamfer Angle (CHAMFER 角度)OR : Outer Radius (Outer 半徑)FA : Face Angle (FACE 角度)T : Tip 3 3BONDINGBONDING

5、用用 CAPILLARYCAPILLARY3 3CAPILLARYCAPILLARY各部位介紹各部位介紹 （參照參照 SPT SPT 及及 PECOPECO 的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)) )FAHCDTCAWDORCapillary 的各部位的設(shè)計(jì)分別決定了 CHIP的PAD部位及L/F的STITCH SIZE部位的Bonding狀態(tài).HWD3-2. Capillary各部位的設(shè)計(jì)規(guī)格各部位的設(shè)計(jì)規(guī)格 在在Bonding過(guò)程中所起的作用過(guò)程中所起的作用H: Hole Diameter (Hole 直徑) WD: Wire Diameter (Wire 直徑) Hole的直徑通常為Wire直徑的1.3

6、1.5倍. 其數(shù)值決定了Ball Neck部位的直徑.TT: Tip Diameter (Tip 直徑) Tip直徑最直接影響2nd 部位的Bonding表面 積 Tip Diameter大 2nd Stitch面積大FABICAFAB: Free Air Ball (Initial Ball)Initial Ball的直徑通常設(shè)定為Wire直徑的22.5倍.CD: Chamfer Diameter影響B(tài)all Size & Ball形狀I(lǐng)CA: Inside Chamfer Angle (內(nèi)切面 角度)影響B(tài)all的粘接面積和2nd處的Stitch面積 MBD: Ball Diame

7、terBall的直徑為內(nèi)切面(CD)的11.2倍CDMBDFA FA: Face Angle OR: Outer Radius Capillary的FA & OR規(guī)格是影響2nd部位 Bonding形狀的主要因素. 應(yīng)該根據(jù)Lead Frame的材質(zhì)及表面的平坦程度 選擇最適合FA & OR規(guī)格.OR3-3. CAPILLARY PART NUMBER SYSTEMHOW TO ORDER舉例介紹Capillary Part Number1570 17 437 GM -20DA. Shank StyleB. Capillary SeriesC. Hole SizeD. Tool

8、 LengthE. Tip FinishJ. Optional Cone AngleA.: Capillary軀干部分的類型B.:Capillary系列號(hào)C.:Capillary軀干部分的內(nèi)徑D.:Capillary的長(zhǎng)度E.:Capillary尖端的表面工藝J. :可選擇的錐形角度 Capillary Tip 表面工藝現(xiàn)在我們公司所使用的Capillary Tip表面的工藝分為GM和P兩種GM: 表面粗糙 優(yōu)點(diǎn): 在Bonding時(shí),可以更好的傳遞超聲波能量,提高Bonding的效果. 缺點(diǎn): Capillary Tip表面粗糙,容易附著空氣中的灰塵及異物,影響B(tài)onding效果,降低使用壽

9、命.P: 表面光滑 優(yōu)點(diǎn): 不易附著灰塵和異物. 缺點(diǎn): 對(duì)于超聲波的傳遞效果要差一些. o o : 共振周波數(shù), :HORN內(nèi)音數(shù),: 波長(zhǎng) 例）o : 100kHz, v : 4,920m/sec, : 49.2mm TRANSDUCER的構(gòu)造和特性（振動(dòng)子 和 HORN的 振動(dòng)分布）振幅 : B = A(1/2)振幅比（擴(kuò)大比）1/21/2/2振幅 : A/2Node0(-)(+)AA2超聲波HORNBLT振子3-4. 超聲波在超聲波在Bonding過(guò)程中的應(yīng)用過(guò)程中的應(yīng)用System BlockCAPILLARY的 振動(dòng)分布超聲波發(fā)生器TRANSDUCERCAPILLARYTRANSD

10、UCER- 0 +超聲波振動(dòng)CAPILLARY TIP 部位的振幅最大CAPILLARY* *重要：超重要：超聲聲波振動(dòng)波振動(dòng)的的安定化安定化Torque WrenchTorque Wrench裝配Capillary時(shí)擰緊Screw,管理TorqueTool冶具冶具管理安裝Capillary的長(zhǎng)度,專用JIG.3-5. 超聲波振動(dòng)在超聲波振動(dòng)在Capillary上的傳遞方式上的傳遞方式4-1. Wire Clamp調(diào)整方法調(diào)整方法1.準(zhǔn)備 必要JIG: Tension Gauge (150g) : 示波器 : 擴(kuò)展板 (HDV-550 )2. VCM Cooling 調(diào)整 確認(rèn)空氣由V-COO

11、L中噴出. 移動(dòng)Z軸,使其位置處于”-4500”.3. 負(fù)載修正4-1-1. 閉合負(fù)載修正閉合負(fù)載修正 (注意) 執(zhí)行Wire Clamp的程序. 【Close Load】ClampTension Gauge 閉合負(fù)載表示Clamp由閉合狀態(tài)到打開(kāi)狀態(tài)所需的力.4 . Cut Wire Clamp & Spark Rod調(diào)整調(diào)整 參數(shù)設(shè)定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED 如下設(shè)定: CLAMP CLOSE: * g 80 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行閉合Clamp的操作. 調(diào)整VR2 使Tension Gauge的測(cè)量結(jié)果達(dá)到”80g5g”. 參數(shù)設(shè)

12、定 CLAMP CLOSE: * g 10 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行閉合Clamp的操作. 調(diào)整VR3 使Tension Gauge的測(cè)量結(jié)果達(dá)到”10g2g”. 重復(fù)步的操作,直至達(dá)到滿意的測(cè)量結(jié)果.4-1-2. Open Load 修正修正 【Open Load】ClampTension Gauge Open Load表示Clamp由打開(kāi)狀態(tài)到閉合狀態(tài)所需的力. 參數(shù)設(shè)定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED 如下設(shè)定: CLAMP OPEN: * g 60 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行打開(kāi)Clamp的操作. 調(diào)整VR1 使Tension G

13、auge的測(cè)量結(jié)果達(dá)到”60g5g”. 參數(shù)設(shè)定 CLAMP OPEN: * g 10 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行打開(kāi)Clamp的操作. 調(diào)整VR4 使Tension Gauge的測(cè)量結(jié)果達(dá)到”10g2g”. 重復(fù)步的操作,直至達(dá)到滿意的測(cè)量結(jié)果.4-1-3. Load 設(shè)定設(shè)定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED CLAMP OPEN: * g 60 g CLAMP CLOSE: * g 80 g4-1-4. Intermediate Load Time 按如下方式連接示波器: CH1: TP (WC+) HDV-550 GND: TP HDV-550 調(diào)整

14、VR12 使的值為”1.5ms0.05ms”. 調(diào)整VR11 使的值為”1.5ms0.05ms”. 201CH1: 2V/div TIME: 500us2CH1: 2V/div TIME: 500us4-1-5. Intermediate Load 調(diào)整調(diào)整1 按如下方式連接示波器: CH1: TP (WC+) HDV-550 CH2: TP (OUT) HDV-550 GND: TP HDV-5502011按下列條件模擬設(shè)定KEYSUBMAINTENNANCEHEAD1W/C OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g Interval: 100 ms4-1-5-1. Cut Cl

15、amp OPEN 調(diào)整調(diào)整將的值分別設(shè)定為”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”這九個(gè)數(shù)值來(lái)確認(rèn)波形.從中選定波形振幅最小的所對(duì)應(yīng)的數(shù)值. 再將選定的數(shù)值2g 重復(fù)進(jìn)行波形確認(rèn),從而選定最適合的參數(shù)值.Cut Clamp Open狀態(tài)下的波形Open狀態(tài)下的有效波形CH1: 2V/divCH2: 200mV/divTIME: 500us4-1-5-2. Cut Clamp CLOSE 調(diào)整調(diào)整將的值分別設(shè)定為”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”這九個(gè)數(shù)值來(lái)確認(rèn)波形.從中選定波形振幅最小的所對(duì)應(yīng)的數(shù)值. 再將選定的數(shù)值2g 重復(fù)進(jìn)行波形確認(rèn),從而選定最適

16、合的參數(shù)值.Cut Clamp Close狀態(tài)下的波形CH2CH1Close狀態(tài)下的有效波形CH2CH14-1-5-3. Intermediate Load 調(diào)整調(diào)整KEYMAIN1.BONDING SET UPFEEDCLAMP OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g 打開(kāi)”FEED”菜單,把通過(guò)示波器確認(rèn)后選定的參數(shù)值填入相應(yīng)的”和”中 標(biāo)準(zhǔn)的Cut Wire Clamp設(shè)定是保證穩(wěn)定的Wire Feed量的關(guān)鍵. 4-2. EFO裝置的概述裝置的概述4-2-1. EFO-301NF 輸出連接回路輸出連接回路EFO-301NFHCS-550High Voltage WireT

17、orch Rod (-HV)Cut ClampGold WireAC 100V4-2-2. Spark Rod 調(diào)整調(diào)整下面介紹spark rod, gold wire, capillary的位置調(diào)整Gold WireSpark RodCapillary700um (Feed Amount)900um (Spark Height)Wire Pull Test的目的 BondingBonding側(cè)側(cè)的的評(píng)価評(píng)価Ball Bonding的強(qiáng)度Ball Neck部的強(qiáng)度再結(jié)晶領(lǐng)域的強(qiáng)度Reverse動(dòng)作的影響 BondingBonding側(cè)側(cè)的的評(píng)価評(píng)価Stitch Bonding的強(qiáng)度Hill部的

18、強(qiáng)度5-1. Wire Pull Test的目的的目的 5 . Wire Pull Test Position12F FF2F1F F1 1 = = SinSin1 1 + cos + cos 1 1 tantan2 2F F F F2 2 = = SinSin2 2 + cos + cos 2 2 tantan1 1F F Pull Position在Top附近時(shí)得到的Pull Strength : 、與1無(wú)關(guān)，因?yàn)榻咏c90deg.FF1 、作為Breaking Mode C（在Wire部）Pull Position接近Center時(shí)F1F2 ,因?yàn)榻嵌?2。在Pull Position上

19、進(jìn)行Pull Test時(shí)、Break的位置是Ball Neck部或者Stitch Bond部的弱的部位Pull Strength : 、假設(shè)1st Bond側(cè)的力為 F1、側(cè)的力為 F2.5-2. Wire Pull Position通常Pull Test的位置 Loop Top (Wire形狀的最高處) 在Wire Top附近的Pull Test,用來(lái)評(píng)價(jià)Ball Neck部位的Pull強(qiáng)度. 此時(shí)的1 90根據(jù)前面的公式可以得出:F1F;可以較準(zhǔn)確的對(duì)Ball Neck部位的Bonding 狀態(tài)作出判斷. Wire Span (1st 與 2nd 的中心位置) 為了得到更加全面的、精度更高

20、的Pull Test結(jié)果,采用Wire Span Pull Test. 這時(shí)的Pull Test結(jié)果會(huì)綜合Wire Loop、Wire Length、Chip Height等種種因素對(duì)Wire Pull強(qiáng)度的影響,從而得到更為精確的結(jié)果. Lead (在靠近2nd Bonding處) 在Lead Bond部位附近進(jìn)行Pull Test,用來(lái)評(píng)價(jià)2nd Stitch Bond部位的Pull強(qiáng)度. 此時(shí)的2 90根據(jù)前面的公式可以得出:F2F;可以較準(zhǔn)確的對(duì)Ball Neck部位的Bonding 狀態(tài)作出判斷.5-3. Pull Test的位置及各部位的位置及各部位Test的作用的作用6-1. 資

21、材資材 (Chip電極、電極、L/F表面狀態(tài)表面狀態(tài))Chip電極、L/F表面不能污染、變色。原資材不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在外.N2 Gas中保管 . Chip Chipping & L/F變形與否 Cure Oven清潔狀態(tài).(Gas污染) 作業(yè)人員的Mask、Finger Court的佩帶狀態(tài).(防止人為污染) 6-2. Au Wire & Capillary針對(duì)不同的Device, 選擇最佳的Au Wire 和 Capillary型號(hào).Loop Height 由Au Wire的特性決定. 對(duì)于低Loop要求的Device, 需要在Low Loop 模式下進(jìn)行調(diào)整.Capillary Tip形狀最優(yōu)化. Chamfer Diameter、Inside Chamfer Angle、Hole Diameter均直接影響1st Bo