【導(dǎo)讀】集成電路芯片已經(jīng)很小了,然而它需要工作的話還得給它通電,那個很細的金屬絲怎么連到芯片上呢?整體而言,對芯片進行封裝,打bonding線,與外界相連。
一、IC上留有Pad
簡單說就是在芯片上有pad,相當(dāng)于一塊稍大的金屬平板,往內(nèi)連接各種芯片上的器件;往外,用金屬絲或者倒裝等等,連到封裝外殼的內(nèi)引腳上。我們看到的是封裝后的殼外面的引腳。
IC上留有Pad,一般要100umX100um以上(應(yīng)該跟機器有關(guān)), bonding的時候?qū)C放在一個加熱的臺子上,有專門的wire bonder來完成這個過程,這個機器有一根針,上面有個針孔,針孔上穿有很細的金線(直徑大概幾十微米吧),然后將針向pad打去,同時加以超聲波使針頭的線在pad上融化bond起來。
二、bonding直觀理解
幾張顯微照片,這是芯片的硅片連接到芯片的外圍引腳的整體樣貌:
左圖是示意圖,里面黃色的封裝基底就是芯片引腳所在的那一層,上面的好幾層都是堆疊的芯片。右圖中展示的實際上是芯片與芯片之間引線,不是芯片到基底的bond,但技術(shù)上是類似
圖中花花綠綠的都是芯片上的走線,是人工上色用來區(qū)分電路的。這整個都是硅片,除了右上的是一大坨灰色便是bond線前端的Free Air Ball(可以理解為焊點),上面金色的是銅線或者金線引出,另一頭就接到芯片的基底上,然后連到引腳。
基底上的連接長這樣:
三、wire bonding 的過程
即將Die上面的metal pad用導(dǎo)線連接到lead frame,過程如下:
從第1步到第4步就是機器把導(dǎo)線焊接到die上面焊盤的過程。大致的原理就是通過切刀把導(dǎo)線(頭部帶小圓球的)壓到die的pad上,施加壓力,同時加超聲波,把材料變軟,分子擴散至接觸的材料,實現(xiàn)焊接目的;
第5步到第8步就是把一端已經(jīng)跟die的pad焊接在一起的導(dǎo)線拉拽并焊接到lead frame上面的過程。原理是一樣的,唯一的區(qū)別是最后要拉拽并切斷導(dǎo)線,完成wire bonding。
一些質(zhì)量控制點:
- 線弧高度形狀(第4步到第5步那一下)
- 兩端點粘合形狀,力度
- 保證lead frame和die的潔凈度
- 切刀、綁嘴的潔凈度和壽命
- lead frame的平整度,不可變形
(本文整合自知乎)
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