打線封裝的制作流程和應(yīng)用

目前集成電路的封裝內(nèi)部最常見的方式有「打線封裝(Wire bonding)」與「覆晶封裝(FCP：Flip Chip Package)」兩種，如果芯片的正面朝上，也就是含有黏著墊的那一面朝上，通常使用「打線封裝(Wafer bonding)

1.Wire bond原理： 對金屬絲和壓焊點(diǎn)同時(shí)加熱和超聲波，接觸面便產(chǎn)生塑性變形，并破壞了界面的氧化膜，使其活性化，通過接觸面兩金屬之間的相互擴(kuò)散，形成金屬化合物而完成連接。

2.常用線材： 金線，Ag合金線，鈀銅線，純銅線。 基于0.8mil，20um各種線材特性比較如下： 金線的主要優(yōu)點(diǎn)： 硬度低，應(yīng)力小，不容易產(chǎn)生彈坑。 抗氧化性好，在高溫高濕下環(huán)境下的長期可靠性好。 缺點(diǎn)：成本較高，金屬遷移率高，相比其他線材易產(chǎn)生Kirkendall Void。

銀合金線的主要優(yōu)點(diǎn): 硬度低，應(yīng)力小，不容易產(chǎn)生彈坑，成本低。 缺點(diǎn)：相比其他線材斷裂載荷偏小。

銅線的主要優(yōu)點(diǎn)： 成本低，電阻率小，金屬遷移速率低，高溫不易產(chǎn)生Kirkendall Void。 缺點(diǎn)：硬度大，容易產(chǎn)生彈坑，高溫高濕下易腐蝕。

銅線和鈀銅線優(yōu)缺點(diǎn)比較：1)鈀銅線具有更好的耐腐蝕性 2)鈀銅線開封后可以存儲7天，純銅線只能存儲3天。3)鈀銅焊接時(shí)在純氮?dú)猸h(huán)境下，純銅線需要在氮?dú)浠旌蠚怏w中。

打線封裝的制作流程

打線封裝一般都使用「導(dǎo)線架」與「金線」，而且必須將黏著墊(Bond pad)制作在芯片的四周圍，導(dǎo)線架的金屬接腳(蜈蚣腳)也必須制作在集成電路封裝外殼的四周圍，如<圖一>所示，因此打線封裝的接腳數(shù)目不能太多。打線封裝的步驟為：在靠近芯片的一側(cè)，以機(jī)械鋼嘴將金線加壓加熱打在芯片四周圍的「黏著墊」上;在靠近導(dǎo)線架的一側(cè)，以機(jī)械鋼嘴將金線加壓加熱打在「導(dǎo)線架」上，打完第一根金線，再打第二根，依此類推。

圖一打線封裝技術(shù)。

打線封裝最大的缺點(diǎn)是打線的動作必須「一根一根地」完成，非常費(fèi)時(shí);而且芯片上的黏著墊與導(dǎo)線架的金屬接腳只能制作在四周圍，所以當(dāng)芯片上的CMOS數(shù)目愈多，傳送的電訊號愈多，需要的金線也愈多，但是芯片的四周圍空間有限，只能容納固定數(shù)量的「黏著墊」，封裝外殼的四周圍空間也有限，只能容納固定數(shù)量的「金屬接腳」，因此打線封裝接腳數(shù)目不能太多。然后將芯片放到lead frame上，并且用銀漿固化，其實(shí)就是將芯片和lead frame的底部粘住啦。lead frame可以理解為引線框架，是一種陣列結(jié)構(gòu)，

打線封裝的應(yīng)用

打線封裝除了可以使用「導(dǎo)線架」之外，也可以使用「導(dǎo)線載板leadframe」，如<圖二>所示，配合封裝外部使用針格陣列(PGA)或球格陣列(BGA)如下：

內(nèi)部打線封裝，外部針格陣列(PGA)：如<圖二(a)>所示，是以前英特爾(Intel)的中央處理器(CPU)常用的封裝方式，目前內(nèi)部大都已經(jīng)改用覆晶封裝了。

內(nèi)部打線封裝，外部球格陣列(BGA)：如<圖二(b)>所示，是以前個(gè)人計(jì)算機(jī)的北橋芯片與南橋芯片經(jīng)常使用的封裝方式，目前內(nèi)部大都已經(jīng)改用覆晶封裝了。

圖二打線封裝的應(yīng)用。

打線封裝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：適合中小型芯片，大型芯片也有使用，技術(shù)較成熟。

缺點(diǎn)：每支接腳必須打線封裝速度較慢，封裝體積較大。

審核編輯：湯梓紅