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                                        集成電路芯片電極如何引出來?

                                        發布時間:2017-07-27 責任編輯:wenwei

                                        【導讀】集成電路芯片已經很小了,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,相當于一塊稍大的金屬平板,往內連接各種芯片上的器件;往外,用金屬絲或者倒裝等等,連到封裝外殼的內引腳上。我們看到的是封裝后的殼外面的引腳。
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        IC上留有Pad,一般要100umX100um以上(應該跟機器有關), bonding的時候將IC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:
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        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,但技術上是類似
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        圖中花花綠綠的都是芯片上的走線,是人工上色用來區分電路的。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:
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        三、wire bonding 的過程
                                         
                                        即將Die上面的metal pad用導線連接到lead frame,過程如下:
                                         
                                        集成電路芯片電極如何引出來?
                                         
                                        從第1步到第4步就是機器把導線焊接到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,實現焊接目的;
                                         
                                        第5步到第8步就是把一端已經跟die的pad焊接在一起的導線拉拽并焊接到lead frame上面的過程。原理是一樣的,唯一的區別是最后要拉拽并切斷導線,完成wire bonding。
                                         
                                        一些質量控制點:
                                         
                                        • 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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