细间距小尺寸焊盘的金丝键合工艺概述

金丝键合的目的是实现芯片的输入/输出端与外界电路或元器件的互联，球焊键合接纳热压和超声方法，将提前烧制的空气自由球焊接到芯片焊盘或基板焊盘上，再通过劈刀的空间运动形成稳固形状的线弧，最后将金丝焊接到二焊点，完成一根金丝的键合历程。球焊键合的工艺历程如图3所示。

通常情形下，球焊键合的工艺历程可以分为四个办法：

1）劈刀下方的打火杆爆发瞬时电压，通过尖端放电将金丝的线尾部分烧陋习则的空气自由球（Free Air Ball，FAB）。

2）劈刀下移接触到一焊点焊盘，同时给劈刀施加压力和超声能量，在压力和超声的作用下，FAB与焊盘外貌金属层相互摩擦，破损掉金属外貌的污染及氧化层，形成原子级别的细密毗连，从而完成一焊点的键合。

3）劈刀在键合头的发动下，凭证妄想的轨迹举行运动，在空间中将金丝弯折成一定的角度和形状，形成线弧，随后拉伸到第二焊点位置，在超声和压力的作用下形成二焊点。

4）形成二焊点后，劈刀在二焊点处举行截尾焊，将金丝截断。随后劈刀抬起，线夹闭合，准备第二次烧球。此时，整个引线线弧和键合点所有完成。

以上四个办法均可通过装备参数及工艺参数举行调控，如超声能量、键合压力等，各参数相互关联，配合决议了最终的键合效果。

在“打火杆烧球”阶段，金丝根部由于受到尖端放电而爆发局部高温，金丝的尖端变为熔融状态，在重力和外貌张力的配相助用下，形成空气自由球？掌杂汕蛲ǔＮ曜嫉脑睬蛐。而在“键合—焊点”阶段，空气自由球由于在劈刀的作用下被压扁，尺寸会再次变大，一焊点的尺寸约为金丝直径的2.5~3.0倍，关于25 μm金丝而言，焊点尺寸约为70~80 μm，为包管键合的可靠性和稳固性，焊盘尺寸的设计通常大于100 μm。而随着芯片功效及运算能力的集成，焊盘的设计尺寸逐渐减小，本文涉及的芯片焊盘的尺寸仅为55 μm，而相邻焊盘的间距仅为15 μm，如图2所示。当芯片焊盘尺寸和焊盘间距减小时，金丝球焊键合可能会爆发以下键合缺陷：

1）由于芯片焊盘尺寸只有55 μm，若接纳25 μm金丝，则要求FAB尺寸不可凌驾55 μm，不然焊点会凌驾芯片焊盘，造成短路。

FAB尺寸是由打火电流、打火电压、打火时间等工艺参数决议的，当打火参数过小时，金丝获得的热量偏低，融化量较少，液态球的重力作用不显着，形成的金球多呈偏置状态，导致焊点位置偏移，增添了短路危害。由于烧球参数过小导致的偏头球，如图4所示。

2）劈刀自己具有一定的宽度，通俗劈刀底部宽度 T =120 μm，假设焊球高度为0，焊盘尺寸为 X =55 μm，则相邻焊盘应设计最小间距为( T -X )/2=32.5 μm，以包管劈刀不会压到相邻焊盘上的焊点。然而关于本文涉及芯片，相邻焊盘的距离为15 μm，过小的焊盘间距会导致键合历程中劈刀压到已经键合的金丝，从而使金丝受损（如图5所示）。

本文针对细间距小尺寸焊盘金丝键合，通过优化要害装备参数和工艺参数，完成了对细间距小尺寸焊盘金丝键合的高精度、高可靠性自动球焊键合试验。试验接纳自动球焊键合机，试验金丝纯度高于99.99%。

芯片焊后焊盘洗濯

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水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要，一旦选定，就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气，通电后爆发电化学迁徙，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，尚有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。

这么多污染物，究竟哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素，焊后必定保存热改性天生物，这些物质在所有污染物中的占有主导，从产品失效情形来而言，焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必需举行严酷的洗濯，才华包管电路板的质量。

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