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淺談飛納電鏡能譜一體機(jī)在半導(dǎo)體封裝

引線鍵合工藝中的應(yīng)用

隨著移動(dòng)電子產(chǎn)品越來(lái)越精細(xì)，芯片封裝要求也越來(lái)越高，這也迫使工廠在做檢測(cè)時(shí)需要用放大倍數(shù)更大，景深更好的設(shè)備來(lái)控制生產(chǎn)中的工藝，傳統(tǒng)光鏡的放大倍數(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前半導(dǎo)體封裝尺寸越來(lái)越小的要求。飛納臺(tái)式掃描電鏡以高亮度，高分辨率，高放大倍數(shù)的“三高”特點(diǎn)成為半導(dǎo)體封裝行業(yè)的得力助手。

引線鍵合工藝簡(jiǎn)介

引線鍵合（Wire Bonding ）是一種使用細(xì)金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量使金屬引線與基板焊盤緊密焊合，實(shí)現(xiàn)芯片與基板間電氣互連和芯片間信息互通的一種工藝。在理想控制條件下，引線和基板間會(huì)發(fā)生電子共享或原子的相互擴(kuò)散，從而使兩種金屬間實(shí)現(xiàn)原子量級(jí)上的鍵合。

通常使用的細(xì)金屬線為高純度的金線（Au） 、銅線（Cu）或鋁線（Al）。更通俗的講就是將Pad和引線通過(guò)焊接的方法連接起來(lái)。Pad 是芯片上電路的外接點(diǎn)。封裝工藝中，引線焊接也被認(rèn)為是zui關(guān)鍵的工藝，焊接的好壞也決定了芯片導(dǎo)通的情況，通常焊接完畢后需要做例如金線推拉力、金線弧高、金球厚度、彈坑測(cè)試和 IMC 測(cè)試等等，其中金線焊接點(diǎn)的觀察和表面臟污觀察在改善制程控制品質(zhì)方面尤其重要。這就催生出需要放大倍率足夠大，景深足夠好且能夠定性測(cè)量元素的儀器——電鏡能譜一體機(jī)

圖1. FOL - Wire Bonding引線焊接流程圖

飛納電鏡能譜一體機(jī)在 Wired Bonding 工藝中的應(yīng)用

飛納電鏡能譜一體機(jī)zui大可以放大 130,000 倍，分辨率可以達(dá)到 10 nm以下，以及具有光學(xué)顯微鏡*的超高景深以及配套的能譜，能譜可以進(jìn)行元素定性半定量。

飛納電鏡能譜一體機(jī)在半導(dǎo)體封裝引線鍵合工藝中的主要應(yīng)用為：可以觀察金線焊接情況，并可以通過(guò)能譜面掃或者區(qū)域掃來(lái)確認(rèn)焊接區(qū)域或者其他區(qū)域是否有其他雜質(zhì)，從而達(dá)到引線鍵合工藝和其他前段工藝的制程管控目的。

同時(shí)飛納電鏡能譜一體機(jī)對(duì)工作環(huán)境無(wú)特殊要求，使用的簡(jiǎn)便和六硼化鈰燈絲的穩(wěn)定性，也滿足了工廠率的要求。

總結(jié)，飛納電鏡能譜一體機(jī)是半導(dǎo)體封裝工廠引線鍵合工藝品質(zhì)量管控和制程改善非常率的參考工具之一。

       圖2  Phenom看金線形貌                                                               圖3  Phenom看魚(yú)尾紋形貌