半導體連接線培訓

1、WIRE BONDER 培訓培訓 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三個要素以外, 追加超聲波振動的方式.利用Ultrasonic Energy,實現(xiàn)高速度、高質量的 Bonding方式.次目次目設備概要設備概要2 . Bonding 過程過

2、程3 . Wire Bonding用用Capillary4 . Cut Wire Clamp & Spark Rod調整調整5 . Wire Pull Test Position6 . Wire Bond的安定化的安定化 Bonding head XY 工作臺 搬運器 Loader Unloader Wire 供給 監(jiān)視器臺 控制面板 框架 (控制箱)1.設備構造設備構造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原子的擴散 增大提高Bonding時的結合能力提高原子之間的再結合能力Initial BallPAD

3、 材質軟化 塑性 增大加熱Ultrasonic Energy超聲波振超聲波振動動荷重荷重原子之原子之間間的的擴擴散接合散接合超聲波熱壓接方式的理論基礎超聲波熱壓接方式的理論基礎2-1. BALL BONDING 的過程的過程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 的設計標準的設計標準) )FAHCDTCAWDORCapillary 的各部位的設計分別決定了 CHIP的PAD部位及L/F的STITCH SIZE部位的Bonding狀態(tài).HWD3-2. Capillary各部位的設計規(guī)格各部位的設計規(guī)格 在在Bonding過程中所起的作用過程中所起的作用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的直徑通常設定為Wire直徑的22.5倍.CD: Chamfer Diameter影響B(tài)all Size & Ball形狀ICA: Inside Chamfer Angle (內切面 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. 應該根據(jù)Lead Frame的材質及表面的平坦程度 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C.:Capillary軀干部分的內徑D.:Capillary的長度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: 在Bonding時,可以更好的傳遞超聲波能量,提高Bonding的效果. 缺點: 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: 不易附著灰塵和異物. 缺點: 對于超聲波的傳遞效果要差一些. o o : 共振周波數(shù), :HORN內音數(shù),: 波長 例）o : 100kHz, v : 4,920m/sec, : 49.2mm TRANSDUCER的構造和特性（振動子 和 HORN的 振動分布）振幅 : B = A(1/2)振幅比（擴大比）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過程中的應用過程中的應用System BlockCAPILLARY的 振動分布超聲波發(fā)生器TRANSDUCERCAPILLARYTRANSD

10、UCER- 0 +超聲波振動CAPILLARY TIP 部位的振幅最大CAPILLARY* *重要：超重要：超聲聲波振動波振動的的安定化安定化Torque WrenchTorque Wrench裝配Capillary時擰緊Screw,管理TorqueTool冶具冶具管理安裝Capillary的長度,專用JIG.3-5. 超聲波振動在超聲波振動在Capillary上的傳遞方式上的傳遞方式4-1. Wire Clamp調整方法調整方法1.準備 必要JIG: Tension Gauge (150g) : 示波器 : 擴展板 (HDV-550 )2. VCM Cooling 調整 確認空氣由V-COO

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

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. 調整VR3 使Tension Gauge的測量結果達到”10g2g”. 重復步的操作,直至達到滿意的測量結果.4-1-2. Open Load 修正修正 【Open Load】ClampTension Gauge Open Load表示Clamp由打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)所需的力. 參數(shù)設定KEYMAIN1.BONDING SET UPFEED 如下設定: CLAMP OPEN: * g 60 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行打開Clamp的操作. 調整VR1 使Tension G

13、auge的測量結果達到”60g5g”. 參數(shù)設定 CLAMP OPEN: * g 10 g Manual模式下,使用W/C鍵 執(zhí)行打開Clamp的操作. 調整VR4 使Tension Gauge的測量結果達到”10g2g”. 重復步的操作,直至達到滿意的測量結果.4-1-3. Load 設定設定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 調整

14、VR12 使的值為”1.5ms0.05ms”. 調整VR11 使的值為”1.5ms0.05ms”. 201CH1: 2V/div TIME: 500us2CH1: 2V/div TIME: 500us4-1-5. Intermediate Load 調整調整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按下列條件模擬設定KEYSUBMAINTENNANCEHEAD1W/C OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g Interval: 100 ms4-1-5-1. Cut Cl

15、amp OPEN 調整調整將的值分別設定為”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”這九個數(shù)值來確認波形.從中選定波形振幅最小的所對應的數(shù)值. 再將選定的數(shù)值2g 重復進行波形確認,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 調整調整將的值分別設定為”-20,-15,-10,-5,0,5,10,15,20”這九個數(shù)值來確認波形.從中選定波形振幅最小的所對應的數(shù)值. 再將選定的數(shù)值2g 重復進行波形確認,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 調整調整KEYMAIN1.BONDING SET UPFEEDCLAMP OPEN: g 60 g CLOSE: g 80 g 打開”FEED”菜單,把通過示波器確認后選定的參數(shù)值填入相應的”和”中 標準的Cut Wire Clamp設定是保證穩(wěn)定的Wire Feed量的關鍵. 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 調整調整下面介紹spark rod, gold wire, capillary的位置調整Gold WireSpark RodCapillary700um (Feed Amount)900um (Spark Height)Wire Pull Test的目的 BondingBonding側側的的評価評価Ball Bonding的強度Ball Neck部的強度再結晶領域的強度Reverse動作的影響 BondingBonding側側的的評価評価Stitch Bonding的強度Hill部的

18、強度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附近時得到的Pull Strength : 、與1無關，因為接近與90deg.FF1 、作為Breaking Mode C（在Wire部）Pull Position接近Center時F1F2 ,因為角度12。在Pull Position上

19、進行Pull Test時、Break的位置是Ball Neck部或者Stitch Bond部的弱的部位Pull Strength : 、假設1st Bond側的力為 F1、側的力為 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,用來評價Ball Neck部位的Pull強度. 此時的1 90根據(jù)前面的公式可以得出:F1F;可以較準確的對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結果,采用Wire Span Pull Test. 這時的Pull Test結果會綜合Wire Loop、Wire Length、Chip Height等種種因素對Wire Pull強度的影響,從而得到更為精確的結果. Lead (在靠近2nd Bonding處) 在Lead Bond部位附近進行Pull Test,用來評價2nd Stitch Bond部位的Pull強度. 此時的2 90根據(jù)前面的公式可以得出:F2F;可以較準確的對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。原資材不能長時間暴露在外.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針對不同的Device, 選擇最佳的Au Wire 和 Capillary型號.Loop Height 由Au Wire的特性決定. 對于低Loop要求的Device, 需要在Low Loop 模式下進行調整.Capillary Tip形狀最優(yōu)化. Chamfer Diameter、Inside Chamfer Angle、Hole Diameter均直接影響1st Bo