TANAKA的技術

Bonding Lab Bonding Cycle篇

以說明Bonding動作為中心、Wire是如何變形接續的,將使用動畫來解說。

2006年9月

在Bonding Cycle篇初次的Bonding Lab中、以說明Bonding動作為中心。在大略被分為4區塊的範圍中、Wire是如何變形接續的,將使用動畫來解說。

はな先生電子ちゃんDr.山

①何謂Bonding wire

花老師:
電子。你知道bonding wire的使用方法嗎?
電子:
我有稍微用功一下所以知道一點點喔就如同Fig1一樣金色的線、是被使用於半導體中連接IC Chip的Al 電極和Lead電極對吧!
Dr.山:
花先生!這是一個很好的機會啊!就說明一下wire bonding的流程給電子聽吧!

Fig.1Video.1

花老師:
那麼我就來說明囉!接續Bonding wire的作業我們稱為Wire bonding。這個作業是用一種叫wire bonding machine的專業機器設備來進行的。快速的條件下大約1秒可以打20條線。另外、像Fig2一樣也使用許多各式 各樣名稱的道具和部品。

Fig.2

②Ball Bonding(1st Bonding)

電子:
花老師!看Fig3、由capillary下方出來的線前端是圓形的?
花老師:
看一下動畫的Video2。圓形部分是稱為FAB(Free Air Ball)的球、放電使wire的前端融化、再因表面張力而成圓固定。成球時球徑會比噴嘴的洞徑還大、這樣就可以防止球脫離。

Fig.3 Video.2

花老師:
球成形後、Capillary會移動至IC的PAD上然後球會與Al 電極接合。這個我們稱作Ball Bonding。因為是一開始的 bonding所以一般又被稱為[1st Bonding]
電子:
但是、球融化後會凝固成形.那如何接合呢?
花老師:
這個接合、是由Capillary的壓球force、然後發振超音波 及利用Bonding stage的熱度、主要這三個因素 來作球和電極的接合。由慢動作動畫的Video4就可以來確認接合的情形。

電子 Video.3 Video.4

③Loop

電子:
花老師!1st Bonding之後的是2nd Bonding吧?
花老師:
電子你太急了啦~在動畫的Video5裡、我們可以看見接合的wire由側面來看為一個三角形吧。像這樣子連接兩電極間的Wire部分稱作[Loop]。在1st Bonding和2nd Bonding間Loop的形成有很重要的作業。Loop的形狀是靠著capiallary的移動和Bonding wire的性質來決定的。在Video5中、1st Bonding結束往2nd Bonding移動時、Bonding wire的連續放線、及Capillary的移動可以來確認打線的成形

Video.5

電子:
loop的形狀有什麼意義嗎?有一定要三角形嗎?
花老師:
當然有意義啊!Wire的成形就像使Loop垂下但不與IC接觸或是調整形狀不使相鄰的Loop碰觸到而造成短路等都是有所意義的。形狀有可能是三角形也有可能是像個台子、根據其他不同的Package形狀也會有所不同。
Dr.山:
嗯。。並且像Fig4那樣Wire bonding的下一個製程裡、有將樹脂流入IC板凝固的樹脂封裝製程。如果wire不先成形的話、就會因為灌入樹脂而導致Loop彎曲、所以形狀是很重要的。花老師!IC的製程改天再請您好好說明啊~

Fig.4

④Stitch & Tail Bonding(2nd Bonding)

花老師:
在和Lead電極接續時、是不成球形而利用capillary打wire來接合。我們稱作[stitch Bonding]、因為是打的第二顆球所以一般也稱為[2nd Bonding]。接合也是一樣經由capillary的force和發振超音波及利用bonding stage的熱來主導。
電子:
在動畫Video6可以來確認2nd Bonding耶。2nd Bonding完成後的一瞬間bonding wire是和lead電極接觸然後只有Capillary上昇。這樣是失敗嗎?

Video.6

花老師:
你注意到了!其實像Fig5這樣、在2nd bonding的地方是同時產生Stitch bonding和Tail bonding的。在Stitnh bonding、wire是和lead電極來接合、同時、Tail bonding是為了下一個bonding循環而作準備也就是說為了成球而作準備。
電子:
球的成形準備是指?…就是說Bonding cycle還沒結束囉!

Fig.5

花老師:
因放電而成球、Capillary的線必須要有一定程度的放線。而這時候所放出來的部分我們稱作Tail。Tail形成時的接合就稱為Tail bonding。
電子:
Tail是如何形成的呢?
花老師:
首先、Wire和lead電極會因Tail bonding而一時接合、然後capillary將Tail拉出必要的長度後、接著將一時接合的部分弄斷。看video3就可以確認capillary上面的 wire clamp的開關狀態。由於wire crimp的開關、capillary上昇或是拉斷金線是可行的。
電子:
這樣bonding cycle就完成了吧。THANKS
Dr.山:
真的是完美的說明啊!接下來還請花老師多多指教喔!