集成电路芯片已经很小了,然而它需要工作的话还得给它通电,那个很细的金属丝怎么连到芯片上呢?

整体而言,对芯片进行封装,打bonding线,与外界相连。

一、IC上留有Pad

简单说就是在芯片上有pad,相当于一块稍大的金属平板,往内连接各种芯片上的器件;往外,用金属丝或者倒装等等,连到封装外壳的内引脚上。我们看到的是封装后的壳外面的引脚。

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IC上留有Pad,一般要100umX100um以上(应该跟机器有关), bonding的时候将IC放在一个加热的台子上,有专门的wire bonder来完成这个过程,这个机器有一根针,上面有个针孔,针孔上穿有很细的金线(直径大概几十微米吧),然后将针向pad打去,同时加以超声波使针头的线在pad上融化bond起来。

二、bonding直观理解

几张显微照片,这是芯片的硅片连接到芯片的外围引脚的整体样貌:

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左图是示意图,里面黄色的封装基底就是芯片引脚所在的那一层,上面的好几层都是堆叠的芯片。右图中展示的实际上是芯片与芯片之间引线,不是芯片到基底的bond,但技术上是类似

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图中花花绿绿的都是芯片上的走线,是人工上色用来区分电路的。这整个都是硅片,除了右上的是一大坨灰色便是bond线前端的Free Air Ball(可以理解为焊点),上面金色的是铜线或者金线引出,另一头就接到芯片的基底上,然后连到引脚。

基底上的连接长这样:

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三、wire bonding 的过程

即将Die上面的metal pad用导线连接到lead frame,过程如下:

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从第1步到第4步就是机器把导线焊接到die上面焊盘的过程。大致的原理就是通过切刀把导线(头部带小圆球的)压到die的pad上,施加压力,同时加超声波,把材料变软,分子扩散至接触的材料,实现焊接目的;

第5步到第8步就是把一端已经跟die的pad焊接在一起的导线拉拽并焊接到lead frame上面的过程。原理是一样的,唯一的区别是最后要拉拽并切断导线,完成wire bonding。

一些质量控制点:

线弧高度形状(第4步到第5步那一下)

两端点粘合形状,力度

保证lead frame和die的洁净度

切刀、绑嘴的洁净度和寿命

lead frame的平整度,不可变形

(本文整合自知乎)

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