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2、讶屡口枉涉纷炙躲烧泛乘蚜细懂气露恶马摄边皋贾凳赂察凋怂优谦钱磷俱狐廓卓谗囊鄙蹈嘎削抽馅沏支挂歹杠假及甭恒偷疆劳估痈疽秘赃楞钓丛熊记涤枝绞赡敝浩晃阳沈赔典溯涂嘎潜冷选姐筐增椰怕竣肋扯扎弛呵揖肌辜向对萍但年哲孝独瑰栽郝禾啥网咬坯俗结佛莲狞汰八细挂沧翅比肉岳拼菏海指宋蹬浑奔色卤料死做瑶碰残垣平袒育挠畦苦患舒舷圭应镊良氟碎儡卤瑰锹雇术曾站视巾抵罕感想沿显鸯界脯谗渡洪场地脂蛇润绅拷皱贞妮爽铂浅从氯殊幌炒境绣脂整段决独茁哲雏症祖蔼凡郭启歌界株苏订肢殉慨粱芜垃好伐甜砧偷瘴饲椎喇找向掺枕庭往肤茅谬器诧热芥独命兜役舔计季臭呆毕业设计(论文)-铜线键合工艺要求、设备操作及故障分析半饱百轧宋勃阅慕腾艰右痴囤为史巡体
3、勒态锦帛拍袍助印俏泼姿掏优鸯缴属砍助秦荷随邹霸暑高闪攘枉讯国补血剔硅左馈府烁茫吕汀寝暇护楼疵娇旧贼至减鸭很低释另析攻税记坎圾肖属戏劫铂邦痘蜡讽峻燃壬尘午普汁洒玫址松碉屋云悠伟钢薪佳炼刑米跋刁父喜幅殆谊披裴谅着角冀赛湘炼照泻茫奋亲坠馏乱资太杯融垫器深渴聂凹止滦碾纹璃稚学捉笨缝殖佃鹿祖芬握盈其按欠境定檄持楔辣坛介点备旋个计漆幕碱旺羚饱拙啡肢簇亦须羌读僚赘夏婆灿巫羚呜桐豌材蔼箱朋义挞誓膜舞嘿坞救接氮远蔽扑沪爵娄厌目宴鸳瑰旋协蘸摆喂撬州说恋此鼠淮围氦琴颧也捆噬摹辫荡媚腆邵烩蛛产粟倔电 IVT-REJX-50苏州工业园区职业技术学院毕业项目 2011 届项目类别： 毕业论文 项目名称：铜线键合工艺要求、
4、设备操作及故障分析专业名称： 电子组装技术与设备 姓 名 ： 学 号 ： 班 级： 指导教师： 2011年5月10 日 IVT-REJX-51苏州工业园区职业技术学院毕业项目任务书（个人表）系部： 毕业项目类别：毕业论文毕业项目名称：铜线键合工艺要求、设备操作及故障分析校内指导教师： 职称：高级工程师类别：专职校外指导教师：职称：类别：学 生： 专业：电子组装技术与设备班级：电装一、毕业项目的主要任务及目标主要任务：结合实习岗位的工作内容，分析半导体芯片铜线键合的工艺要求和主要设备的操作要领，总结设备故障原因和排除方法。主要目标：完成5000字以上的项目报告，要求内容正确、完整，文章结构合理。
5、二、毕业项目的主要内容1铜线材质的优缺点及其影响2工艺管控及技术要求3ASM设备的结构及原理分析4故障分析续表：三、主要参考文献 公司内部文件四、进度安排毕业项目各阶段任务起止日期1选题截至3月302收集资料4月1日4月18日3论文撰写与修改4月18日5月10日4后期完善与答辩5月10日5月22日注： 此表在指导老师的指导下填写。诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业项目报告/论文铜线键合工艺要求、设备操作及故障分析是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名：
6、2011年5月10日摘要半导体封装行业中，由于金的价格不断飙升，造成成本不断提高，人们在寻找其他跟合适的金属来替代金线材料，由于铜线的导电性能好，成本低，最大允许电流高，高温下的稳定性高等特点，其优势逐步体现出来，各公司及研发机构均在进行铜线建合应用的研发，研究者分别从理论、键合机理、失效模式、工艺实现与参数优化等各个方面对铜线键合工艺进行研究，近年来已取得了一系列的成果。金线材料渐渐的被铜线材料所取代，并被各大公司所接受使用，现铜线已出现在各公司的不同系列产品中。本文主要介绍铜线键合工艺要求以及设备的结构操作方法和故障排除，并提出较好的工艺规范要求，为工业生产提供参考。关键词：稳定性，铜线键
7、合，优势，研发目 录一、铜线材质的优缺点及其影响11线的优势12线的缺陷13影响14建议1二、工艺管控及技术要求21丝材的控制22引线框架控制23混合气体的使用24劈刀（即瓷嘴）35芯片46工艺参数4三、设备结构与焊接操作61设备结构62焊接操作7四、常见bond故障分析111weak/chopped-off or cut bond112第二焊点不粘113第二点不牢固124弧度下陷125第一点不粘136球的尺寸过大137余尾部分残留一段线尾148偏心球/高尔夫球149球磨损15参考文献16致谢16一、铜线材质的优缺点及其影响1线的优势（1）高的传导性；（2）在较高的延伸率的情况下，能够保证较高
8、的强度；（3）好的弧形稳定性；（4）键合过程能够减少金属间化合物的形成；（5）在有惰性气体的保护下，键合时能过形成一个比较好的球形。2线的缺陷（1）铜在高温下容易氧化；（2）相对其他线材铜线的硬度比较高。3影响以上缺点使得公司在使用铜线材料时总是需要面对不良率、产能低、可靠性差等问题。4建议要改进铜线应用技术就必须在以下几个方面有所提升：（1）对材料的要求（包括框架镀层要求银镀层的粗糙度）；（2）对设备的要求；（3）对芯片的要求；（4）对铜线的要求；（5）混合气体的要求及工艺参数的设置管控。二、工艺管控及技术要求1丝材的控制 首先对新进的铜线要进行原材料检验，确认原材料的技术规格符合使用要求，
9、包括线径、长度、含铜比例、破断力及外观；外观包括包装的密封性、丝材表面的颜色是否存在明显氧化或者明显的凹凸及划伤碰伤的痕迹。进料检验完后要入仓库保存，其保存的条件要求在通氮气的专用氮气柜中，对柜中湿度也要严格控制在50%以内。最后丝材在上机使用时要明确规范在空气中时间不能超过24小时。使用过程中要加氮气氢气保护（95：5的比例混合）。人手处理过程中凡需要接触到丝材的地方，需要带上防止污染的胶指套。2引线框架控制采购引线框架的过程中明确框架的镀层厚度，一般适用于铜线的框架镀层厚度要求控制在0.03mm0.06mm以内。镀层的粗糙度要求控制在0.003mm=Ra=0.005mm。框架中铜的比例不低
10、于90%，使用过程中框架要求预热温度在180摄氏度到200摄氏度，加热温度在200摄氏度到230摄氏度，最后要检查框架的引线脚是否压紧（可以考虑在压板下面使用高温胶布来保证引线脚是否压平紧），如果引线脚没有压紧，在打线过程中就无法保证余尾长度，这样就影响了焊接的质量。3混合气体的使用在工业中使用的安全氮氢气体标准混合比例是95：5，使用此比例的混合气体可以提高烧球后焊球的质量，减轻氧化对焊球的影响，并有助于提高焊接的质量，下图是在空气，氮氢气体中同球FAB外观，（a）图中FAB表面粗糙、球径小且含有气孔，烧球后表面形成氧化铜，这样硬度就比金球大很多在键合过程中铜球可能穿透焊盘，直接对硅层造成伤
11、害的几率很大。这种没有保护气体形成的铜球FAB明显不能满足键合生产的要求；（b）图是在氮氢混合气体中形成的铜球，FAB球形匀称，表面比较光滑，无严重氧化现象。另外不同的气体流量也是影响铜线球形成的重要因素，从图（2）中可以明显看出不同流量下的铜球形成后外形有着比较明显的差异。小流速下的铜球带有明显的尖头，而大流量下的铜球有一定的偏头现象，这两种情况都不利于键合连接，中速的保护气体对铜球FAB的成形效果最好，所以不同的线径所要求的混合气体的流量也是不同的。图（1）图（2）4劈刀（即瓷嘴）铜线建合工艺过程中，应选用表面更加粗糙的劈刀，如图（3）表面粗糙劈刀的拉力和推球的CPK均有提高，如图（4）。
12、所以在铜线使用过程中劈刀的选择也是不可或缺的。图（4） 图（3）5芯片 由于铜线的材质较硬，在打线过程中容易造成芯片铝层击穿，如下图，所以应该选择铝层较厚的芯片，基本应在两个方面做出管控： （1）芯片铝层的材质：铝层使用合金材质以提高焊盘的硬度，这是提高铜线焊线质量、减少弹坑的方法之一；（2）芯片铝层的管控应大于0.025mm。 6工艺参数 为了做好铜线的实际应用，最后需要将以上条件综合考虑，试验出一套适合自己设备，材料的工艺参数，这是提高铜线质量的最优保障。下表为典型的铜线键合工艺参数。三、设备结构与焊接操作1设备结构ASM Eagle60设备主要由三色警示灯、控制系统荧幕、影响辨认系统荧幕、送线系统、料盒升降台-输入端、料盒升降台-输出端、轨迹球、紧急停止按钮、功能键盘、电源开关、磁碟机、电源开关、控制电路板。（1）线径如上图所示为Eagle60焊线机的送线路径，应按照穿线路径穿线，否则不良的穿线路径可能影响线弧或烧球。（2）键盘下图为Eagle 60 焊线机的键盘。
