焊線機(jī)操作的基礎(chǔ)

目錄１．銲線的種類２．結(jié)球銲線(BALLBONDING)

的操作３．結(jié)球銲線的實際操作４．Bonding用線材５．Bonding用瓷嘴６．銲線技術(shù)（製程技術(shù)）

附錄１．拉力測試時Pull位置的影響

附錄２．關(guān)於CRATERING

附錄３．關(guān)於電鍍銲線機(jī)操作的基礎(chǔ)１．銲線的種類BallBonderWedgeBonder將半導(dǎo)體IC晶片上的接續(xù)電極與Package外部引出用端子之間，利用打線予以連接。將相連的金屬加熱，以熱或超音波振動、或熱+超音波振動，使其接合。(源自於:SEAJ半導(dǎo)體製造機(jī)臺用語辭典)此方式是以降低打線溫度為目的所開發(fā)而成。為彌補(bǔ)因溫度低造成熱能減少，因此附加上超音波能量打線溫度：３００℃前後打線溫度：１００～２００℃前後低溫化熱壓著TPC方式使用Ａｕ線來銲線的技術(shù)，最早是在１９５０年代，由美國貝爾研究所的研究小組所確立，之後美國機(jī)臺製造廠商開發(fā)手動式機(jī)臺，將結(jié)球銲線的操作被實際應(yīng)用，且普及的被採用至今。WedgeBonding鋁Al、金Au線BALLBONDING

金Au、銅Cu線WIREBONDING超音波?熱壓著方式Ver.12WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)熱壓著法與超音波?熱壓著法的比較－接合要素之比較－－接合時所需的物理性効果比較－項目熱壓著法超音波?熱壓著法接合要素?zé)岷芍劁I針磨動VIB熱荷重超音波振動U.S.溫度高（300℃以上）較低（200℃前後）參考資料熱壓著法超音波?熱壓著法接合所需的物理性効果（銲針磨動）優(yōu)（超音波振動）塑性變形増大變形量増加空孔密度増大（銲針磨動）優(yōu)（超音波振動）因溫度使原子擴(kuò)散定數(shù)増大優(yōu)（高溫）劣（較低溫）原子密度差距(濃淡斜率)増大劣優(yōu)（超音波振動）Ver.13WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)２．銲線操作①搜尋動作

在瓷嘴前端突出的線頂端形成金球，瓷嘴朝向１ｓｔ銲點位置（PAD表面）以低速（５ｍｍ／ｓｅｃ－２０ｍｍ／ｓｅｃ）下降。②１ｓｔ銲點

瓷嘴碰觸到銲墊表面後，依靜荷重、超音波振動及溫度，使金球被壓著在銲墊表面上。③

打線弧

１ｓｔ銲點完成後，瓷嘴朝２ｎｄ銲點移動的過程中，瓷嘴上升約５ｍｍ，釋出線弧形成時所需的金線長度。④－⑤

線弧形成

接著在瓷嘴從最高點朝２ｎｄ銲點移動的過程中，金線被瓷嘴吸入，連帶著多餘的線到達(dá)２ｎｄ銲點。⑥

２ｎｄ銲點到達(dá)２ｎｄ銲點後，依靜荷重、超音波振動及溫度，使金線被壓著在LEAD表面。⑦FEEDUP線尾產(chǎn)生２ｎｄ點銲線完成後，為了下次的打線時形成所需的金球，既定的金線被釋出，上升到SPARK的高度。⑧金球形成

瓷嘴上升至SPARK高度後，因放電而使金線前端形成金球。線弧形成LEAD搜尋動作半導(dǎo)體晶片①１ｓｔ

銲點②金線釋出③金線吸入④⑤金球形成線弧軌跡形成放電

形成金球⑧２ｎｄ

焊點⑥FEEDUP線尾產(chǎn)生⑦※無線弧控制之情形Ver.14WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)３．結(jié)球銲線的實際操作手段DIEBONDER

DIEBONDER導(dǎo)線架L/F／基板接著劑半導(dǎo)體晶片烘烤BallBonding線瓷嘴打線技術(shù)（製程技術(shù)）BallBONDER（機(jī)臺技術(shù)）Ver.15WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)

主要特徴等上述極佳的化學(xué)、機(jī)械特性※本項資料、圖表等，自田中電子工業(yè)及日鉄MICROMETAL技術(shù)資料轉(zhuǎn)載４．Bonding用金線４－１金線的主要特徴在現(xiàn)今半導(dǎo)體組裝過程中超音波?熱壓著打線方式為BallBonding的主流，而金線是最適合且不可或缺的半導(dǎo)體DEVICE封裝材料。在大氣中或水中，化學(xué)性安定，不會氧化在金屬中，延展性最佳、於打線時可使用加工至直徑１０～３８μｍ（MICORMETER：１／１０００ｍｍ）的超細(xì)線不易吸收氣體對於熱壓著打線，硬度最合適其機(jī)械性的強(qiáng)度可承受樹脂封膠壓力僅次於銀、銅的高導(dǎo)電性電阻比率（μΩ?ｃｍ）的比較銀（１.６）＜銅（１.７）＜金（２.３）＜鋁（２.７）Ver.16WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)電氣傳導(dǎo)性（電流傳導(dǎo)容易）影響金屬導(dǎo)電程度，也就是決定電子移動量的重要因素，包含金屬結(jié)晶中的自由電子數(shù)、金屬

結(jié)晶兩端的電位差、妨礙自由電子移動的阻抗等因素。自由電子數(shù)，一般以１價的金屬最多、導(dǎo)電性高。結(jié)晶中兩端電位差越大，自由電子數(shù)越多，導(dǎo)電性也越高。電氣阻抗越小，則移動電子數(shù)越増加、導(dǎo)電性也越高。自由電子

相對於不能與原子或分子相離太遠(yuǎn)的束縛電子，自由電子可在真空或物質(zhì)中自由移動。金屬中的傳導(dǎo)電子在傳導(dǎo)帶時就是自由電子，因與格子振動的相互作用，有說明導(dǎo)電、

熱傳導(dǎo)、比熱、磁性等特徴。電氣阻抗

施與在物體一定電壓Ｖ時，所通過的穩(wěn)定電流為Ｉ、則Ｒ＝Ｖ／Ｉ為該物體之電氣阻抗。截面積也一樣，在A中長度Ｌ的線狀物體，Ｒ＝ρＬ／A中的ρ被稱做電氣阻抗率（電氣

阻抗比），是［Ω?ｃｍ］為單位的物理定數(shù)。電氣阻抗中電流流通，則產(chǎn)生每單位時間發(fā)生Ｉ*2?Ｒ的焦耳熱（Ｗ）。用語解説Ver.17WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)在高純度（５Ｎ：９９．９９９％）の純金中添加特定的不純物質(zhì)，以及在加工過程中的均勻擴(kuò)散處理（熱處理：Anneal退火），可製造出具有各種特性之線種。４．Bonding用金線４－２金線的製造過程範(fàn)例（引用自田中電子工業(yè)綜合目錄）Ver.18WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)用語解説壓延加工

壓延加工是指形成平板狀、某固定形狀、棒狀、管狀等的多功能加工法。依加工材料的溫度可分

為熱壓延與冷壓延。熱壓延是處理較大材料的壓延。

冷壓延，因是在常溫下，當(dāng)然絕對應(yīng)力阻抗高，加工困難度也變高，但尺寸精準(zhǔn)度較佳，可達(dá)到

成品表面完美的目的。

固定形狀材料的壓延，是在滾筒內(nèi)沿著溝道成形，隨溝道形狀的依序變化，而逐漸接近成品的多

段式滾筒壓延。應(yīng)力阻抗

從應(yīng)力－應(yīng)變曲線，取得塑性應(yīng)變的絶對値ε，及應(yīng)力的絶對値σ，來表示σ－ε關(guān)係時，σ是

在塑性變形時的材料特有數(shù)値。這數(shù)值就稱為應(yīng)力阻抗。應(yīng)力阻抗之測定

材料應(yīng)力阻抗之測定，有拉力測試、壓縮測試及硬度測試等等。其中最常做的測試是拉力測試，降伏應(yīng)力、或是耐力、拉力強(qiáng)度等特性外，伸展、壓縮

、加工硬化指數(shù)、r值等特性，都可由塑性變形求得。壓縮測試方面，雖然不像拉力測試時易發(fā)生中間細(xì)的狀況，但若不注意減少工具與材料間摩擦之

問題，會有Barreling的狀況發(fā)生。硬度測驗，其優(yōu)點是可在細(xì)微部分測定，但需要誤差處理。Ver.19WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)除純度以外，金線要求以下機(jī)能尺寸精準(zhǔn)度高（能控制在0.1um）表面圓滑、有金屬光澤表面無髒物、污垢拉力強(qiáng)度、伸展率能達(dá)指定程度捲線狀況少在金線前端形成的球，其形狀一定且非常圓４．Bonding用金線４－３對金線之要求Ver.110WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)各Type的高溫特性與Loop高度的關(guān)係各Type線之強(qiáng)度一般線：Y,C,FA,M3,G低Loop用線：GL-2,GLD高強(qiáng)度線：GMG,GMH合金線：GPG４．Bonding用金線４－４Bonding用金線列表

（田中電子工業(yè)製金線範(fàn)例有關(guān)其他公司的線，請參照目錄）

Ver.111WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)與高純度線做比較，在常溫及高溫時的機(jī)械性強(qiáng)度較高耐模流極優(yōu)在大氣中、可形成完整的圓球InitialBall本體的再結(jié)晶粒小與高純度線比較、接合力高BallNeck強(qiáng)度較強(qiáng)Ａｕ／Ａｌ接合度提高■與高純度線比較，電阻略高（１.３倍左右）合金線之特徴一般的機(jī)械性強(qiáng)度，在強(qiáng)度測試中可同時測定出斷裂強(qiáng)度（ｇｆ）與伸展率（％）為因應(yīng)近年來各種半導(dǎo)體封裝的應(yīng)用，已投入開發(fā)純度２Ｎ（９９％）～

３Ｎ（９９.９％）合金（Alloy）線的市場。４．Bonding用金線４－５合金線（１）Ver.112WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)∥合金、高純度金線範(fàn)例針對近年來急速以Pitch展開的FinePadPitch化，提出下列要求各金線之詳細(xì)特點，請參照各公司之目錄在微小銲墊上打線接合信賴性的提升隨著線徑的細(xì)小化

耐模流性的改良隨著線徑的細(xì)小化改良金線強(qiáng)度要求開發(fā)新線種，擁有舊有高純度線所無法擁有的特性合金線高強(qiáng)度線田中電子工業(yè)ＧＰＧＧＭＨ,ＧＭＧ日鉄MICROMETALＲ,ＧＮＴ５開發(fā)合金線（２Ｎ～３Ｎ）

與４Ｎ

KEEP的高強(qiáng)度線４．Bonding用金線４－５合金線（２）Ver.113WIREBONDINGPROCESS的基礎(chǔ)常溫（２５℃）與高溫（２５０℃）的合金線與高純度線機(jī)械特性比較４．Bonding用金線４－５合金線（３）（以下引用田中電子工業(yè)合金線資料）高純度線合金線合金線高純度線BreakingLoad(gf)Elongation(%)高溫特性範(fàn)例(φ25um)250D