1、Wire Bonding(引線鍵合)和Flip Chip(倒裝芯片)的工藝特點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)芯片封裝的工藝,常見的互聯(lián)方式主要有兩種,分別是Wire Bonding(引線鍵合)和Flip Chip(倒裝芯片)。其中的引線鍵合工藝有著兩個步驟,第一步是先要把芯片粘結(jié)在載板上,實(shí)現(xiàn)物理連接;到第二步的操作其實(shí)就是引線鍵合,即該工藝的關(guān)鍵了。在這一步驟中可以實(shí)現(xiàn)電性連接。而倒裝芯片工藝則沒有分成兩個步驟,只需一個步驟即可同時實(shí)現(xiàn)物理連接和電性連接。在這里我們將主要介紹在引線鍵合工藝當(dāng)中的兩種鍵合工藝。 

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2、楔焊(Wedge Bonding)

為了實(shí)現(xiàn)芯片與載板的引線鍵合,通常采用的鍵合方法主要有熱超聲焊、熱壓焊、超聲焊,而材料有金線、銅線、鋁線等。在這里引線鍵合根據(jù)鍵合點(diǎn)焊接形式不同,可以分為兩種:第一種為球焊(Ball Bonding,一般也稱為Ball-Wedge Bonding),常用金線和銅線作為焊材,這種焊接形式的特點(diǎn)是第一焊點(diǎn)是焊球,通過熱超聲會使得焊絲與芯片的金屬pad融接。第二點(diǎn)為魚尾(stitch),通過熱超聲焊會將焊絲壓接在載板上:而第二種是楔焊(Wedge-Wedge Bond),在這種焊接形式中第一焊點(diǎn)和第二焊點(diǎn)都是通過超聲壓分別與芯片和載板焊接的,常用的焊材微鋁線和金線。其中對于楔焊來說,其焊線長度相對較短,電阻電感小,非常有利于高頻信號和大電流通過。

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在這些焊材當(dāng)中,目前金線、銅線的直徑一般不超過50um,而鋁線直徑則從50um到500um不等。其中金線常用在高速高頻信號芯片的鍵合上,如射頻微波芯片、光芯片等;而銅線、鋁線則常應(yīng)用在大功率、大電流的芯片焊接上,如IGBT。就焊材的特點(diǎn)而言,金線焊接的工藝成熟,但成本較高,在商用領(lǐng)域有被銅線取代的趨勢。而銅線導(dǎo)電性好,價(jià)格便宜,缺點(diǎn)主要是硬度太大,鍵合時需要更大的壓力,容易對芯片造成傷害,而芯片加工產(chǎn)業(yè)又有著精細(xì)程度較高的工藝需求。但隨著銅線鍵合工藝的成熟,此缺點(diǎn)正在慢慢被克服。

3、帶式鍵合(Ribbon Bonding)

除上述兩種常見的鍵合方式,還有一種帶式鍵合(Ribbon Bonding)存在,其鍵合過程與楔焊類似,但焊材不是線狀,而是帶狀的,主要的焊材為金帶和鋁帶。之所以選擇帶狀的焊材,主要是由于金屬帶比較寬,可以提供更小的電阻和電感。其中鋁帶主要應(yīng)用在產(chǎn)生大功率的環(huán)境中,金帶則應(yīng)用于射頻微波器件上。

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