集積回路パッケージング溶接機における切断刃の適用プロセスに関する研究

抽象的な：

ウェッジは、集積回路テストのワイヤボンディングプロセスにおいて重要なツールです。正しいウェッジの選択により、接合プロセスの安定性、信頼性、経済性が決まります。 ASM-AB339ワイヤボンディングマシン用のウェッジの選択と交換に基づいて、本稿ではウェッジの選択と分解方法を紹介します。この研究では、適切なウェッジを選択することでワイヤボンディング装置とウェッジ先端面の摩耗を効果的に軽減し、それによって両方の耐用年数を延ばすことができると結論付けています。

0 はじめに

電子パッケージングとしても知られる集積回路パッケージングは​​、集積回路チップの製造において不可欠なプロセスであり、電子デバイスと電子システムの間の重要な架け橋として機能します。回路を接続し、チップを保護し、デバイスの熱伝導率を高めるだけでなく、さらに重要なことに、金（または銅）ワイヤを使用してウェーハチップ上のアルミニウムパッドのはんだ接合部をリードフレーム内のピンに接続し、それによってさまざまな回路効果を生み出します。ウェッジは、集積回路テストのワイヤボンディングプロセスにおいて重要なツールです。金（または銅）ワイヤとインナーピンの間に形成されたはんだ接合部を効率的に切断し、集積回路製造の効率、信頼性、安定性を確保します。

1. ワイヤーボンディング工程

ワイヤボンディングは、集積回路のパッケージングとテストにおいて重要なプロセスです。ワイヤボンディングプロセスの品質は、パッケージ化されたデバイス全体の電気的性能、安定性、信頼性に大きな影響を与えます。半導体デバイスの故障の約 30% は、チップの相互接続の問題が原因で発生します。したがって、ワイヤボンディングの強度は半導体デバイスの信頼性に大きな影響を与えます[1-2]。

1.1 ワイヤボンディング方法

チップは金属リードフレームに固定されており、ワイヤボンディングプロセスを使用して細い金属ワイヤをチップとリードフレームに順次接続してボンディングを完了します。ワイヤボンディング溶接では、加熱、加圧、超音波などの方法を使用して、接合対象物の表面の酸化物層を破壊し、塑性変形を引き起こします。これにより、ワイヤと接合対象の表面との間に非常に緊密な接触が得られ、はんだ接合が形成されます。ワイヤボンディング法の中で、熱圧着、超音波ボンディング、熱音響ボンディングが最も一般的に使用されています[3-4]。

1.2 ワイヤボンディング工程

1.2.1 ボールボンディングプロセス

ボールボンディングのプロセスは次のとおりです。ボンディングワイヤが円筒状のウェッジツールに垂直に挿入されます。電気スパークの作用により、ワイヤは加熱され、溶けて液体の状態になります。液体の表面張力により、ボール状になります。ウェッジが下降してはんだボールに圧力を加えると、はんだボールが集積回路のアルミニウム パッドに接合され、溶接プロセスが完了します。その後、ウェッジが上昇し、所定の軌道に沿って移動します。内側のピンの位置に到達すると、圧力と超音波エネルギーを使用して溶接が完了し、はんだ接合が形成されます [5-6]。

1.2.2 ウェッジ接合プロセス

ウェッジ ボンディングのプロセスは次のとおりです。金属ワイヤがウェッジ ウェッジの背面にある事前に設定された小さな穴に挿入され、金属ワイヤがボンディング領域の平面に対して 30 度から 60 度の角度を形成します。-その後、ウェッジウェッジが下降し、はんだパッドのボンディング領域に到達すると、金属ワイヤをボンディング領域の表面に押し付けます。接合を完了するには、超音波溶着または熱音響溶着が使用されます。その後、ウェッジが持ち上げられ、所定の軌道に沿って移動します。内側のピンの位置に到達すると、圧力と超音波エネルギーを使用して溶接が完了し、はんだ接合部が形成されます [7]。

2. ウェッジの機能と選定方法

2.1 ウェッジの機能

ウェッジは、半導体パッケージング装置の重要なコンポーネントの 1 つです。通常、セラミックまたはセラミック複合材料で作られており、刃体と、円錐形の芯孔（縦方向孔ともいう）と、刃体の先端上部に位置するチップ（刃先）とを備えている。刃体と刃先は円錐状の芯穴の中心軸を対称軸とした回転体である。円錐形のコア穴の機能は、ボンディング ワイヤを通過させることです。円錐形コア穴の前方開口部では、円錐形コア穴の直径が徐々に拡大し、すなわち、円錐形コア穴の前方開口部がフレア状になり、これにより、内接線角としても知られる円錐形コア穴の面取りが形成され、ワイヤをボンディングするときに使用される金属ボールの係合が容易になる。また、チップチップの縦断面の両側の接線は円弧状になっており、作業面に対して一定の角度、つまり作業面角度を形成しています[8-10]. 2.2 包丁の選定方法

包丁の選択では、金線の直径、アルミニウム パッドのサイズ、アルミニウム パッドの間隔、隣接するアークの高さなどの要素を総合的に考慮する必要があります。

1) 金線の直径に基づいて包丁の開口部 (H) を選択します。推定式は、口径 (H)=金線の直径 + 経験値 (0.5 ～ 0.8 ミル) です。

2) アルミパッドのサイズに基づいて内側の面取り径 (DC) を選択します。推定式は次のとおりです。 内側の面取り径 (DC)=アルミパッドのサイズ - 経験値 0.8 ～ 0.9 ミル

3) アルミニウムパッドの間隔に基づいて、包丁ヘッドの直径 (D) t を選択します。推定式は、 ヘッド径(D)t= 2 × アルミパッド間隔- 金ボールの平均直径です。

4) 隣接する円弧の高さと隣接する間隔に基づいて、包丁ヘッドの形状を選択します。

2.3 カッターと金線の直径比較

3.1 古いカッターのアンロード

ASM{0}}AB339 圧接機の「ChgCap」ボタンを押し、トルク レンチを使用してカッターネジを反時計回りに 1 ～ 2 回転回して、古いカッターを取り外します。

3.2 新しいカッターのロード

1) ASM-AB339 圧接機の画面には、読み込み情報が表示されます。交換するカッターの中央をピンセットで持ち、カッターの上端を上面と面一になるように穴に差し込みます。レンチを使用して時計回りのトルクを1.8～2Nに調整し、カッターネジを締めます。

2) ASM-AB339 圧接機の「Enter」ボタンを連続 2 回押します。

3) ASM-AB339 圧接機は超音波自動検出フェーズに入ります。

4) ASM-AB339 圧接機の「Stop」キーを連続 2 回押します。

5) ASM-AB339 圧接機の「Enter」キーを押します。 1 を押して毛細血管統計をリセットし、Enter を押して続行します。もう一度「1」を押すと、毛細血管カウントがクリアされます。

6) ASM-AB339 圧接機の「Enter」キーを押します。十字線をピン (L/F) に合わせて、もう一度「Enter」を押して、キャピラリでピンにマークを付けます。十字線がマークの中心に揃うまでコントロール パネルを移動します。

7) 自動燃焼レベル: 発射ロッドと切断刃の間の水平距離 (点火ロッドの高さ) を自動的に調整します: A=はい B=いいえ STOP= 終了。 「A」を押すと表示されます: 「モミレベルの調整」は、発射ロッドと切断刃の間の水平距離を調整します。上下の矢印キーを使用して切断ブレードのヘッド (先端) を発射ロッドのヘッド (先端) と同じ高さにし、「Enter → Stop」を押して終了します。

8) Shift+CtrlSr/EFO を押して高さを測定します。

4. 結論

ASM-AB339圧接機の切断刃の選択と交換プロセスに関する研究を通じて、ASM-AB339圧接機および類似の圧接機の切断刃の効果的な選択方法と交換手順の標準仕様を提案します。これは、圧接装置や切断刃の耐用年数を向上させる上で、実用上重要な意味を持ちます。