芯片粘接與引線鍵合項目7本項目從芯片粘接任務入手，先讓讀者對芯片粘接工藝有一個初步了解；然后詳細介紹集芯片粘接、引線鍵合等專業技能。通過引線鍵合的任務實施，讓讀者進一步了解芯片粘接與引線鍵合工藝。項目導讀知識目標1.了解芯片粘接與引線鍵合工藝流程2.掌握芯片粘接與引線鍵合的工藝操作3.掌握芯片粘接與引線鍵合的質量評估4.會識讀芯片粘接與引線鍵合工藝相關的隨件單技能目標1.能正確操作芯片粘接與引線鍵合的設備，設置相關設備的常規參數2.能正確排查芯片粘接與引線鍵合設備常見故障教學重點1．芯片粘接與引線鍵合的工藝2．檢驗芯片粘接與引線鍵合的質量教學難點芯片粘接與引線鍵合的實施建議學時6學時推薦教學方法從任務入手，通過芯片粘接的操作，讓讀者了解芯片粘接的工藝操作，進而通過引線鍵合的操作，熟悉引線鍵合的質量評估推薦學習方法勤學勤練、動手操作是學好晶圓貼膜與劃片工藝的關鍵，動手完成晶圓貼膜與劃片任務實施，通過“邊做邊學”達到更好的學習效果7.1任務16芯片粘接

采用芯片粘接工藝和導電膠粘貼法，使用芯片粘接的銀漿、引線框架和裝片機，完成芯片粘接的任務。

在芯片粘接時，要避免歪片、錯裝、漏裝、誤裝、碎片以及溢膠等不合格現象。7.1.1認識芯片粘接

芯片粘接（DieBonding或DieMount）也稱芯片貼裝，是將集成電路芯片固定在封裝基板或引線框架上的工藝過程，以便于后續的制造作業。1．芯片粘接的作用

分割后的芯片（晶粒）可以被獨立的拾取出來進行芯片粘接，芯片牢固且準確的粘接在引線框架上是順利進行引線鍵合的基礎。此處芯片粘接中的“芯片”即晶粒，是產業中通常使用的名稱。完成劃片的晶圓，其芯片（晶粒）已經處于分離狀態，但此時的芯片還不能直接投入市場使用，還需要完成從裸露狀態到包裹狀態的轉變，也就是要將其制成常見的成品芯片。要完成這一轉變需經過一系列的操作工序，首先通過芯片粘接來實現芯片（晶粒）在封裝基板或引線框架上的固定。2．芯片粘接原材料在芯片粘接時，需要的原材料主要有銀漿、引線框架。

（1）銀漿銀漿是由高純度（99.9%）的金屬銀微粒、粘合劑、溶劑、助劑所組成的機械混合物漿料，有一定的粘稠度，如圖7-1所示。圖7-1銀漿（2）引線框架

引線框架作為集成電路的芯片載體，是一種借助于鍵合材料（金絲、鋁絲、銅絲），實現芯片內部電路引出端與外引線的電氣連接，形成電氣回路的關鍵結構件，它起到了和外部導線連接的橋梁作用。引線框架具有散熱、導電以及機械支撐等作用，絕大部分的半導體集成塊中都需要使用引線框架，其是電子信息產業中重要的基礎材料。引線框架實物圖，如圖7-2所示。（a）單列

（b）多列圖7-2引線框架

3．芯片粘接工藝在芯片粘接工藝中，把已切割下來的芯片貼裝到引線框架中間的芯片座上，芯片座的尺寸要與芯片大小相匹配，如圖7-3所示。圖7-3芯片粘接芯片粘接主要有共晶粘貼法（金-硅合金）、焊接粘貼法（鉛-錫合金）、玻璃膠粘貼法以及導電膠粘貼法（環氧樹脂粘接）等4種貼裝方法，如表7-1所示。表7-1芯片粘接方法方法原理特點共晶粘貼法利用金-硅共晶反應進行芯片的粘貼。需要在芯片背面鍍金膜，使用金—硅預型片。優點：導電導熱性能好。缺點：應力大、芯片易開裂、自動化程度低。應用：適用于小尺寸的芯片，常用于有特殊導電性要求的大功率晶體管。焊接粘貼法利用鉛錫焊料合金反應進行芯片的粘貼。需要芯片背面鍍金或鎳，焊盤淀積金屬層。優點：成本低、導熱好，但略遜于共晶粘貼。缺點：工藝復雜、焊料易氧化。應用：適用于大功率晶體管和集成電路。導電膠粘貼法利用高分子材料聚合物導電膠固化進行芯片的粘貼。導電膠有時也稱銀漿，其成分通常為環氧樹脂填充一定的金屬粉末，其中環氧樹脂作為粘接劑，銀粉起增強導電性和導熱性的作用。優點：操作簡單、成本低、導熱好。缺點：熱穩定性較差、可靠性較差。應用：常用于塑料封裝。玻璃膠粘貼法利用高分子材料聚合物玻璃膠進行芯片的粘貼。優點：成本低、無縫隙、熱穩定性好、結合應力低、濕氣含量低。缺點：去除有機成分和溶劑需完全，否則易對封裝結構及其可靠性有損害。應用：常用于陶瓷封裝。4．芯片粘接的質量要求對芯片粘接工藝檢查時，常見的不合格現象有歪片、錯裝、漏裝、誤裝、碎片以及溢膠等。典型的裝片不良的現象，如圖7-4所示。

（b）溢膠造成引腳相連（a）裝片位置錯誤（c）漏裝（d）裝歪圖7-4典型裝片不良現象7.1.2芯片粘接設備

芯片粘接設備即裝片機，主要是由視覺識別系統和控制系統等2部分組成。裝片機外觀，如圖7-5所示。（1）視覺識別系統：對芯片進行識別、篩選，并將檢測的結果反饋到控制系統中；（2）控制系統：根據檢測的結果將合格的芯片從藍膜上取下，粘接到引線框架上。圖7-5裝片機知識目標掌握芯片粘接實施流程能利用虛擬仿真軟件，設置相關參數實施芯片粘接技能目標7.1.3芯片粘接實施芯片粘接流程7.1.3芯片粘接實施領料確認前期準備結批芯片粘接操作銀漿固化抽檢

操作員確認信息1.領料確認--2.前期準備--3芯片粘接操作--4.銀漿固化--5.抽檢--6.結批7.1.3芯片粘接實施7.1.3芯片粘接實施將引線框架放到上料區放置待裝片的晶圓（1）裝料1.領料確認--2.前期準備--3芯片粘接操作--4.銀漿固化--5.抽檢--6.結批7.1.3芯片粘接實施（1）裝料接收完成裝片的引線框架1.領料確認--2.前期準備--3芯片粘接操作--4.銀漿固化--5.抽檢--6.結批芯片粘接流程7.1.3芯片粘接實施領料確認前期準備結批芯片粘接操作銀漿固化抽檢芯片粘接流程7.1.3芯片粘接實施領料確認前期準備結批芯片粘接操作銀漿固化抽檢

填寫抽檢記錄7.1.3芯片粘接實施1.領料確認--2.前期準備--3芯片粘接操作--4.銀漿固化--5.抽檢--6.結批填寫封裝隨件單1.領料確認--2.前期準備--3芯片粘接操作--4.銀漿固化--5.抽檢--6.結批7.1.3芯片粘接實施7.2任務17引線鍵合

采用引線鍵合（引線焊接）工藝和球形鍵合方式，使用引線鍵合的鍵合機和鍵合線，完成引線鍵合的任務。在引線鍵合時，要避免鍵合線過長、鍵合線交叉以及鍵合線歪移等不合格現象。7.2.1認識引線鍵合

引線鍵合具有工藝實現簡單、成本低廉等優點，在諸多封裝連接方式中占據主導地位，其應用比例幾乎達到90%。1．引線鍵合的作用引線鍵合也稱引線焊接，是利用熱、壓力、超聲波能量使金屬引線與焊盤緊密焊合的一種工藝，是封裝工藝最為關鍵的一部分。

引線鍵合可以將芯片（晶粒）的接觸電極與引線框架的引腳，用適當的細金屬絲進行低阻連接的工序，是芯片互連的一種方式。引線鍵合示意圖，如圖7-27所示。圖7-27引線鍵合示意圖

引線鍵合的作用是將芯片（晶粒）上的電極與引線框架上的引腳相連，從而實現集成電路晶粒的電路信號傳輸到外界。2．引線鍵合的原材料

常用的引線鍵合材料有金線、銀線、鋁線以及近年來發展的銅線。其中，金線在引線鍵合中得到了廣泛的應用，具有耐腐蝕、韌性佳、電導率大、導熱性能良好等優勢，如圖7-28所示。圖7-28焊接金線（1）金線：采用的是99.99%的高純度金，使用最廣泛，傳導效率最好，具有很好的抗拉強度和延展率，但是價格也最貴；

（2）鋁線：多用在功率型組件的封裝；

（3）銀線：特殊組件所使用，目前為止還沒有純銀線，多以合金為主；

（4）銅線：價格較低、資源充足，載流和導熱能力強，但其產品的良率較低。3．引線鍵合方式

根據鍵合點形狀的不同，鍵合方式可以分為球鍵合和楔鍵合，即球形鍵合和楔形鍵合。由于本書是對球形鍵合進行虛擬仿真的，在這里主要介紹球形鍵合過程，如圖7-29所示。（a）燒球（b）植球（c）拉線、走線（d）壓焊、斷尾圖7-29球形鍵合過程

（1）燒球將鍵合引線垂直插入毛細管劈刀的工具中，劈刀外的伸出部分鍵合線在電火花作用下熔化成液態，由于表面張力的作用而形成標準的球形，如圖7-29（a）所示。

（2）植球在攝像和精密控制下，劈刀下壓到芯片焊點表面，球和焊盤金屬形成第一焊點，如圖7-29（b）所示。

（3）拉線、走線劈刀提起，牽引金線沿著預定的軌跡移動，形成弧形金屬線，如圖7-29（c）所示。

（4）壓焊、斷尾劈刀在引線框架上形成第二焊點，將尾部切斷，形成魚尾。劈刀上提，完成一次鍵合動作，如圖7-29（d）所示。4．引線鍵合的質量要求

當金屬絲將芯片的電極焊盤與框架上的引腳焊盤相連后，就實現了芯片與框架間的電氣互連，并為芯片間的信息互通創造了條件。合格引線鍵合的效果圖如圖7-30所示。圖7-30引線鍵合效果圖

在引線鍵合時，要注意以下3點要求：（1）鍵合前需要對焊盤、框架進行清潔，保證焊盤、芯片無灰塵或沾污；（2）需要注意焊盤的大小，選擇合適的鍵合線直徑；（3）球形鍵合時要注意鍵合過程中成球的形狀。引線鍵合的不合格現象主要有鍵合線過長、鍵合線交叉以及鍵合線歪移等，如圖7-31所示。（a）鍵合線過長（b）鍵合線交叉（c）鍵合線出現歪移圖7-31不合格的引線鍵合7.2.2引線鍵合設備

引線鍵合是在引線鍵合機中進行。鍵合機在運行過程中，利用攝像技術將芯片電路圖像傳輸到計算機內，由計算機完成電極位置識別，并控制鍵合機完成鍵合動作。鍵合機外觀如圖7-32所示。圖7-32鍵合機知識目標掌握引線鍵合實施流程能利用虛擬仿真軟件，設置相關參數實施引線鍵合技能目標7.2.3引線鍵合實施引線鍵合流程7.1.3芯片粘結實施領料確認參數設置結批鍵合進料鍵合過程抽檢上料鍵合出料1.領料確認--2.參數設置--3上料--4.鍵合進料--5.鍵合過程--6.出料-7抽檢-8結批7.1.3芯片粘結實施搬運待鍵合的芯片系統界面1.領料確認--2.參數設置--3上料--4.鍵合進料--5.鍵合過程--6.出料-7抽檢-8結批7.1.3芯片粘結實施調用鍵合程序引線鍵合流程7.1.3芯片粘結實施領料確認參數設置結批鍵合進料鍵合過程抽檢上料鍵合出料引線鍵合流程7.1.3芯片粘結實施領料確認參數設置結批鍵合進料鍵合過程抽檢上料鍵合出料

記錄結批信息7.1.3芯片粘結實施7.3常見故障分析與排除7.3.1裝片機常見故障分析與排除

在進行芯片粘接過程中，需要注意顯示屏界面上的信息以及裝片質量。出現故障時，及時進行檢查并進行對應操作。

顯示界面出現“上料區未檢測到引線框架”的報警提示時，應點擊“查看”按鈕了解故障情況，如圖7-48所示。圖7-48上料區無料警告界面1．上料區無料

情況分析與處理：上料區已無引線框架，點擊引線框架，將引線框架放到上料區，點擊運行按鍵繼續運行設備，故障排除，設備繼續運行，如圖7-49所示。圖7-49設備繼續運行

收料區引線框架盒裝滿，但無空的料盒。點擊引線框架盒，將引線框架盒放到收料區，點擊運行按鍵繼續運行設備，如圖7-50所示。圖7-50補空料盒2．收料區無空料盒顯示界面出現“鉤針異常停止時”的報警提示，如圖7-51所示。圖7-51“鉤針異常停止時”故障警告3．鉤針不能運動

出現鉤針故障時，檢查鉤針步進。若步進無誤，及時通知技術人員進行確認，確認無誤后，方可進行下一步操作，如圖7-52所示。圖7-52故障處理

鉤針故障排除方法如下：（1）檢查鉤針的傳動裝置周圍是否有異物，而阻礙其運行，及時移除；（2）檢查各連接點是否有灰塵或生銹，清理并上潤滑油；（3）檢查驅動電機是否損壞，并進行修理或更換。4．吸頭取晶失敗當出現吸頭取晶失敗故障時，操作員首先要對異常進行檢查，檢查主要涉及如下3個內容：（1）檢查吸嘴是否堵塞，并用真空吹氣進行疏通；（2）檢查吸嘴、壓印和頂針是否三點一線，如果不是應重新調整；（3）檢查頂針高度是否恰當，若不合適則需重新設置。若操作員沒有排除故障，應通知技術人員進行故障排除，如圖7-53所示。圖7-53呼叫技術員

當操作員不能排除故障時，技術人員要將吸嘴取下，放到顯微鏡下觀察其是否損傷，若發現吸嘴已損壞，此時需要更換新吸嘴，如圖7-54所示。圖7-54更換新吸嘴

另外，還需要檢查頂針是否受損，取下頂針在顯微鏡下觀察，若發現損壞則需要更換新的頂針。

裝片不牢固的故障現象是裝片不牢固、焊接位置松動，使得芯片與引線框架容易分離，如圖7-55所示。圖7-55裝片不牢固5．裝片不牢固7.3.2引線鍵合常見故障分析與排除

顯示界面出現“鍵合斷線”的報警提示，此時應按下“停止”按鍵，并處理異常情況，如圖7-56所示。圖7-56故障報警界面1．鍵合斷線

鍵合線在鍵合時，造成斷裂原因有很多種情況，可能是鍵合頭在提起時發生振動、或者是在第一鍵合點完成后移動太快、再或者是鍵合弧度太高，均會導致鍵合線斷裂或開裂，如圖7-57所示。圖7-57“鍵合斷線”原因

排除“鍵合斷線”的處理方法是：操作員對線夾以及送線器進行清潔，并觀察打火桿點火的顏色（正常為藍色）；檢查處理后依舊存在異常時，反饋給技術員進行調機，解決后重新開始鍵合操作，如圖7-58所示。圖7-58“鍵合斷線”處理

顯示界面出現“鍵合點脫落”的報警提示時，此時應按下“停止”按鍵，處理異常情況，如圖7-59所示。圖7-59故障報警界面2．鍵合點脫落

在鍵合過程中，第一鍵合點和第二鍵合點都有脫落的可能性，主要是由于鍵合應力過大造成的。應力過大，會嚴重影響焊點機械性能，造成鍵合點位置碎斷而失效。另外，焊盤潔凈度較差也會使得焊點不牢固，如圖7-60所示。圖7-60“鍵合點脫落”原因

（1）收料區滿料，且收料架上已無空料盒，此時設備報警。點擊錯誤窗口，查看異常情況，如圖7-61所示。圖7-61故障報警界面3．收料區滿料

（2）點擊桌面上的空料盒，進行收料區的料盒補料，裝料時需要注意料盒的放置方向，保證芯片收料方向一致，如圖7-62所示。圖7-62補料關鍵知識點梳理1.芯片粘接（DieBonding或DieMount）也稱芯片貼裝，是將集成電路芯片固定在封裝基板或引線框架上的工藝過程，以便于后續的制造作業。

分割后的芯片（晶粒）可以被獨立的拾取出來進行芯片粘接，芯片牢固且準確的粘接在引線框架上是順利進行引線鍵合的基礎。

此處芯片粘接中的“芯片”即晶粒，是產業中通常使用的名稱。2.在芯片粘接時，需要的原材料主要有銀漿、引線框架。

（1）銀漿是由高純度（99.9%）的金屬銀微粒、粘合劑、溶劑、助劑所組成的機械混合物漿料，有一定的粘稠度。

（2）銀漿的作用主要包括固定芯片、散熱和導電，其通常存放在-50℃的環境下，使用之前需要回溫，除去氣泡。

（3）引線框架作為集成電路的芯片載體，是一種借助于鍵合材料（金絲、鋁絲、銅絲），實現芯片內部電路引出端與外引線的電氣連接，形成電氣回路的關鍵結構件，它起到了和外部導線連接的橋梁作用。

（4）引線框架具有散熱、導電以及機械支撐等作用。關鍵知識點梳理3.在芯片粘接工藝中，把已切割下來的芯片貼裝到引線框架中間的芯片座上，芯片座的尺寸要與芯片大小相匹配。

（1）若芯片座尺寸太大，在鍵合時會導致引線跨度太大，在轉移成型塑封的過程中，會由于流動產生的應力，而造成引線彎曲及芯片位移等現象；若芯片座尺寸太小，則芯片會超出芯片座的位置，影響鍵合與塑封。

（2）芯片粘接主要有共晶粘貼法（金-硅合金）、焊接粘貼法（鉛-錫合金）、玻璃膠粘貼法以及導電膠粘貼法（環氧樹脂粘接）等4種貼裝方法。

（3）對芯片粘接工藝檢查時，常見的不合格現象有歪片、錯裝、漏裝、誤裝、碎片以及溢膠等。4.芯片粘接設備即裝片機，主要是由視覺識別系統和控制系統等2部分組成。

（1）視覺識別系統：對芯片進行識別、篩選，并將檢測的結果反饋到控制系統中；

（2）控制系統：根據檢測的結果將合格的芯片從藍膜上取下，粘接到引線框架上。關鍵知識點梳理5.為了使芯片與引線框架之間焊接牢固，通常會將貼裝完成的引線框架放于烘干箱中，在175℃的環境下高溫烘烤一個小時。在銀漿固化后，需要對芯片進行目檢，查看是否存在歪片、錯裝、漏裝、誤裝、碎片以及溢膠等不合格現象。6.引線鍵合也稱引線焊接，是利用熱、壓力、超聲波能量使金屬引線與焊盤緊密焊合的一種工藝，是封裝工藝最為關鍵的一部分。

（1）引線鍵合可以將