《芯片互连》PPT课件

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1、WireBonding第六章芯片互连一、引线键合(WB)技术WB是将半导体芯片焊区与微电子封装的I／O引线或基板上的金属化布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技术：焊区金属一般为AL或Au金属丝。多数是1微米至数百微米直径的Au丝、A1丝和Si一A1丝。焊接方式有热压焊、超声键合焊和金丝球焊三种。BondingPadHeat&USPowerEFOAuWireCapillaryLeadWireClampLeadHeat&USPower1、WB的分类及特点（1）热压焊热压焊是利用加热和加压力，使金属丝与A1或Au的金属焊区压焊在一起。其原理是通过加热和

2、加压力．使焊区金属(如AL)发生塑性形变，同时破坏压焊界面上的氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子间达到原子的引力范围，从而使原子间产生吸引力，达到“键合”的目的。此外，两金属界面不平整，加热加压时，可使上、下的金属相互镶嵌。热压焊的焊头与芯片均要加热，焊头加热到150度左右，芯片通常加热到200度以上，容易使焊丝和焊区形成氧化层：同时，由于芯片加热温度高，压焊时间一长．容易损害芯片影响器件的可靠性和使用寿命。如Au—A1金属化系统．焊接处在高温下，Au向Al从中迅速扩散，形成金属间化合物就有Au2Ａl(“白斑”),而且多是脆性的，导电

3、率较低，因此，使用得越来越少。超声焊又称超声键合、它是利用超声波发生器产生的能量．通过磁致伸缩换能器，在高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，破坏Al层界面的氧化层．使两个纯净的金属面紧密接触、达到原子级的“键合”，从而形成牢固的焊接。超声键合与热压焊相比，能充分去除焊接截面金属氧化层，提高焊接质量，焊接强度高于热压焊，超声焊不需加热．可在常温下进行，因此芯片性能无损害，这对器件的可靠性和长期使用寿命都是十分有利的。（2）超声焊现代的金丝球焊机往往还带有超声功能．从而又具备超声焊的优点、有的也叫做热(压)(超)声焊：球焊时，衬底(承片台)仍需

4、加热，压焊时加超声，因此其加热温度远比普通的热压焊低(一般加热到100度即可)：所加压力一般为0.5N／点，与热压焊相同。（3）金丝球焊（4）引线键合的主要材料不同的焊接方法，所选用的引线键合材料也不同。如热压焊、金丝球焊主要选用Au丝．超声焊主要用A1丝和Si一A1丝，还有少量的Cu—AI丝和Cu一Si一Au丝等：这些金属材料都具有下述埋想要求的大部分优良特性，如能与半导体材料形成低阻的欧姆接触；Au的化学性能稳定，Au—Au和A1一A1同种金属间不会形成有害的金属间化合物；与半导体材料的结合力强；电导率高，导电能力强；可塑性好，易于焊接，并

5、能保持—定的形状等。二、载带自动焊(TAB)技术TAB技术早在1965年就由美国通用电气(GE)公司研究发明出来，当时称为“微型封装”，1971年．法国BullSA公司将它称为“载带自动焊”，以后这—叫法就一直延续下来。这是一种有别干且优于WB、用于薄型LSI芯片封装的新型芯片互连技术：直到20世纪80年代中期．TAB技术一直发展缓慢。随着多功能、高性能LSI和VLSI的飞速发展，I／O数迅速增加，电子整机的高密度组装及小型化、薄型化的要求日益提高，到1987年，TAB技术又重新受到电子封装界的高度重视：美国的仙章公司(现在的松下子公司)、Mo

6、torola公司、松下半导体公司和德克萨斯仪器公司等应用TAB技术成功地替代了DIP塑封。美、日、西欧各国竞相开发应用TAB技术、使其很快在消费类电子产品中获得广泛的应用，主要用于液晶显示、智能IC卡、计算机、电子手表、计算器、录像机和照相机中：在这些应用小，日本使用TAB技术在数量和工艺技术、设备诸方面都是领先的，直至今日仍是使用TAB的第一大户，美、欧次之，亚洲的韩国也有一定的用量．俄罗斯也有使用。芯片铜箔引线链轮齿孔ＴＡＢ多点—次焊接焊点:较厚芯片铜箔引线ＰI传送胶带链轮齿孔ＴＡＢ多点—次焊接焊点:较薄铜箔ＰI传送胶带芯片基板芯片表面互连

7、线基板表面互连线凸点TAB一般采用Cu箔引线，导热和导电性能好，机械强度高。TAB使用标淮化的卷轴长带(长100m)，对芯片实行自动化多点—次焊接；同时，安装及外引线焊镀可以实现自动化，可进行工业化规模生产，从而提高电子产品的生产效率，降低产品成本。1、TAB的关键技术TAB的关键技术主要包括三个部分，一是芯片凸点的制作技术；二是TAB载带的制作技术；三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接技术和载带外引线的焊接技术。（1）基带材料基带材料要求高温性能好．与Cu箔的粘接性好，耐温高．热匹配性好，收缩率小且尺寸稳定，抗化学腐蚀性强，机械强度高，吸水率低

8、等。从综合性能来看，聚酰亚胺(PI)基本都能满足这些要求，所以是公认的使用广泛的基带材料，唯独价格较高。（2）TAB的金属材料制作TAB的引线图形的金