集成電路專周熱聲引線鍵合

熱聲引線鍵合技術(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，采用對加熱臺和劈刀同時加熱的方式，加熱溫度較低(低于溫度值，大約150℃)，加熱增強了金屬間原始交界面的原子相互擴散和分子(原子)間作用力，金屬的擴散在整個界面上進行，實現(xiàn)金絲的高質(zhì)量焊接。鍵合技術(shù)類型與主要特點引線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在熱壓頭的壓力下，高溫加熱(>250℃)焊絲發(fā)生形變，通過對時間、溫度和壓力的調(diào)控進行的鍵合方法。鍵合時，被焊接的金屬無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，在被焊件之間產(chǎn)生超聲頻率的彈性振動，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：在焊接開始時，金屬在摩擦力作用下發(fā)生強烈的塑性流動，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，又進一步造成了金屬晶格上原子的受激活狀態(tài)。因此，當有共價鍵性質(zhì)的金屬原子互相接近到以納米級的距離時，就有可能通過公共電子形成了原子間的電子橋，即實現(xiàn)了金屬“鍵合”過程。焊接時不需加電流、焊劑和焊料，對被焊件的理化性能無影響，也不會形成任何化合物而影響焊接強度，且具有焊接參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，焊接范圍較廣等優(yōu)點。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程當超聲波作用于接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于焊料導熱性，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度熱聲鍵合設(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)點鍵合牢固，強度高；在略粗糙的表面上也能鍵合；鍵合工藝簡單無需加熱；對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、較低壓力下實現(xiàn)鍵合缺點對表面清潔度很敏感；應(yīng)注意溫度對元件的影響對表面粗糙度敏感；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)部布線連接