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集成電路芯片電極如何引出來(lái)?

發(fā)布時(shí)間:2017-07-27 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】集成電路芯片已經(jīng)很小了,然而它需要工作的話(huà)還得給它通電,那個(gè)很細(xì)的金屬絲怎么連到芯片上呢?整體而言,對(duì)芯片進(jìn)行封裝,打bonding線(xiàn),與外界相連。
 
一、IC上留有Pad
 
簡(jiǎn)單說(shuō)就是在芯片上有pad,相當(dāng)于一塊稍大的金屬平板,往內(nèi)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(nèi)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(lái)?
 
集成電路芯片電極如何引出來(lái)?
 
IC上留有Pad,一般要100umX100um以上(應(yīng)該跟機(jī)器有關(guān)), bonding的時(shí)候?qū)C放在一個(gè)加熱的臺(tái)子上,有專(zhuān)門(mén)的wire bonder來(lái)完成這個(gè)過(guò)程,這個(gè)機(jī)器有一根針,上面有個(gè)針孔,針孔上穿有很細(xì)的金線(xiàn)(直徑大概幾十微米吧),然后將針向pad打去,同時(shí)加以超聲波使針頭的線(xiàn)在pad上融化bond起來(lái)。
 
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(lái)?
 
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(shí)際上是芯片與芯片之間引線(xiàn),不是芯片到基底的bond,但技術(shù)上是類(lèi)似
 
集成電路芯片電極如何引出來(lái)?
 
圖中花花綠綠的都是芯片上的走線(xiàn),是人工上色用來(lái)區(qū)分電路的。這整個(gè)都是硅片,除了右上的是一大坨灰色便是bond線(xiàn)前端的Free Air Ball(可以理解為焊點(diǎn)),上面金色的是銅線(xiàn)或者金線(xiàn)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(zhǎng)這樣:
 
集成電路芯片電極如何引出來(lái)?
 
三、wire bonding 的過(guò)程
 
即將Die上面的metal pad用導(dǎo)線(xiàn)連接到lead frame,過(guò)程如下:
 
集成電路芯片電極如何引出來(lái)?
 
從第1步到第4步就是機(jī)器把導(dǎo)線(xiàn)焊接到die上面焊盤(pán)的過(guò)程。大致的原理就是通過(guò)切刀把導(dǎo)線(xiàn)(頭部帶小圓球的)壓到die的pad上,施加壓力,同時(shí)加超聲波,把材料變軟,分子擴(kuò)散至接觸的材料,實(shí)現(xiàn)焊接目的;
 
第5步到第8步就是把一端已經(jīng)跟die的pad焊接在一起的導(dǎo)線(xiàn)拉拽并焊接到lead frame上面的過(guò)程。原理是一樣的,唯一的區(qū)別是最后要拉拽并切斷導(dǎo)線(xiàn),完成wire bonding。
 
一些質(zhì)量控制點(diǎn):
 
  • 線(xiàn)弧高度形狀(第4步到第5步那一下)
  • 兩端點(diǎn)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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