提高压力传感器引线键合质量的工艺研究.pdf

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1、20l0年2010仪表技术与传感器第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3提高压力传感器引线键合质量的工艺研究李颖，张治国，张娜(沈阳仪表科学研究院，辽宁沈阳110043)摘要：不同的键合工艺参数的设置及匹配会对引线键合质量构成显著影响，进而影响压力传感器的可靠性。首先对压力传感器引线键合工艺进行了简要介绍，然后对如何进行引线键合工艺参数的优化控制进行了系统描述，最后结合实际提出了压力传感器常见的引线键合失效模式、质量控制方法及测试结果，在压力传感器的引线键合工艺中

2、具有很好的指导意义。关键词：压力传感器；引线键合；工艺参数中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)03—0107—04TechniquesofImprovingPressureSensorWireBondingQualityLIYing，ZHANGZhi—guo，ZHANGNa(ShenyangAcademyofInstrumentationScience，Shenyang110043，China)Abstract：Bondingtechnologicalpa

3、rametersandtheirmatchingaffectwirebondingqualitymarkedlywhichinfluencepressuresensorreliabi

4、ity．Thepressuresensorwirebondingtechnologyandthetechnologicalparameterswereanalyzed．Thecommonpres·suresensorwirebondingfailuremode，methodicalcontrolofqualitya

5、ndtestingresultwerepromoted，whichcallinstructthepres—suresensorwirebondingtechnology．Keywords：pressuresensor；wirebonding；technologicalparameters0引言变形，同时在一定压力作用下，两种金属键合到一起，形成牢固引线键合是微电子封装技术中的关键技术之一。引线键的机械连接，实现焊接。合根据其键合特点可分为超声键合、热压键合、热超声键合。典型的超声引线键合过程如图

6、1所示。在超声振动及键其中超声键合以其成本低、工艺简单、适应性强、可灵活地适应合力的共同作用下，键合机将引线的一端键合到芯片焊盘上，各种封装形式，同时对外界环境要求不高、可操作性强等优点然后将引线拉起起弧，并将引线的另一端键合到传感器基座管被广泛应用于压力传感器的制作中，是压力传感器制作工艺中脚焊盘上，之后在键合点后将引线切断，从而将芯片和基座管的重要环节，是实现压力传感器芯片和管座外引线之间连接的脚连接在一起，实现压力传感器的引线键合。桥梁。超声键合质量的优劣直接决定压力传感器的可靠性、稳定性

7、乃至整体电性能。键合质量受控于引线材料、键合面的膜层质量、键合工艺参数等多方面因素，不同工艺参数的设置及匹配会对键合质量的形成构成显著影响。只有充分掌握了工艺参数对键合强度的影响规律，才可能在实际操作中准确协调各参数，使键合效果达到最佳状态。因此研究键合过程中的工艺与参数的优化控制对提高键合质量乃至压力传感器质量起着十分重要的作用。1超声键合工艺简介芯片基板键合点2劈刀脚超声键合是利用超声波的能量，使金属丝与金属电极在常图1超声键合过程温下直接键合。由于键合工具头呈楔形，故又称楔压焊。其原理是：

8、利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的超声键合技术和其他引线键合技术相比具有很多优点，因磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时此在压力传感器的制作中被广泛采用。其优点如下：在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用(1)无热影响。不需加温，可在常温下直接进行键合，对外下，带动金属丝在被焊区的金属化层表面迅速摩擦。在焊接初界条件要求低，对被焊件无热影响。期阶段，消除焊接区氧化膜及杂质，振动摩擦使两种金属充分(2)质量好。由于超声键合能充分去除焊接界面的金属氧接

9、触。在焊接阶段，摩擦作用使焊接区升温，交界面产生塑性化层，因此焊接质量较高，焊接强度高于热压焊等。(3)可靠性高。超声键合时不必加电流，不会发生熔化，也收稿日期：2009—10—28收修改稿日期：2010一O1一O7不需要焊剂，所以对材料的物理、化学性能没有任何影响。此108InstrumentTechniqueandSensorMal-o2010外，超声键合一般采用的引线材料是掺硅铝丝，成本低，且键合洁。否则会造成焊接时铝丝滑掉或铝丝形变不一样，影响焊接后无金属间化合物和腐蚀问题，因此键合可靠