集成電路晶元電極如何引出來?
01-02
集成電路晶元已經很小了,然而它需要工作的話還得給它通電,那個很細的金屬絲怎麼連到晶元上呢?
其他答案說了Bonding,就是這個過程。為了讓你理解直觀一點,給你找了幾張顯微照片:
這是晶元的矽片連接到晶元的外圍引腳的整體樣貌:
(來源:Microsystems Nanoengineering)
左圖是示意圖,裡面黃色的封裝基底就是晶元引腳所在的那一層,上面的好幾層都是堆疊的晶元。右圖中展示的實際上是晶元與晶元之間引線,不是晶元到基底的bond,但技術上是類似的。(來源:Microchip Connector Science Image | 80000683b | Science Image from PSmicrographs)
圖中花花綠綠的都是晶元上的走線,是人工上色用來區分電路的。這整個都是矽片,除了右上的是一大坨灰色便是bond線前端的Free Air Ball(可以理解為焊點),上面金色的是銅線或者金線引出,另一頭就接到晶元的基底上,然後連到引腳。基底上的連接長這樣:(來源:Wire Bond Inspection - Wire Bond Measurement - Custom Inspection Systems)
你的問題其實是在問「wire bonding」的過程,即將Die上面的metal pad用導線連接到lead frame。
過程如下。從第1步到第4步就是機器把導線焊接到die上面焊盤的過程。大致的原理就是通過切刀把導線(頭部帶小圓球的)壓到die的pad上,施加壓力,同時加超聲波,把材料變軟,分子擴散至接觸的材料,實現焊接目的;
第5步到第8步就是把一端已經跟die的pad焊接在一起的導線拉拽並焊接到lead frame上面的過程。原理是一樣的,唯一的區別是最後要拉拽並切斷導線,完成wire bonding。
一些質量控制點:- 線弧高度形狀(第4步到第5步那一下)
- 兩端點粘合形狀,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
這就掛了。
版圖的藝術或者其他和版圖有關的書上有關於這些的內容。簡單說就是在晶元上有pad,相當於一塊稍大的金屬平板,往內連接各種晶元上的器件;往外,用金屬絲或者倒裝等等,連到封裝外殼的內引腳上。我們看到的是封裝後的殼外面的引腳。
題主的作業請自主完成
IC上留有Pad,一般要100umX100um以上(應該跟機器有關), bonding的時候將IC放在一個加熱的檯子上,有專門的wire bonder來完成這個過程,這個機器有一根針,上面有個針孔,針孔上穿有很細的金線(直徑大概幾十微米吧),然後將針向pad打去,同時加以超聲波使針頭的線在pad上融化bond起來。
Wire bonding
layout的時候,power pin引到 pad上,再用金線bonding
對晶元進行封裝,打bonding線,與外界相連
用幫定機打線,封裝工藝是把晶元pad與pin腳連在一起,生產pcba就是晶元pad打線,另一頭直接打在對應的線路板的布線上。
wafer就不說了,我是負責die attach,下一站就是wire bond,將die上的bond pad與leadframe或者substrate上的手指連接就是wire bond,導線一般是金或銀或銅,bond pad稱為第一焊點,陶瓷焊針將線拉出來,先用電火花將線尾燒制一個球,然後bond第一焊點,然後拉出線弧,再然後將線的另一端bond至手指上,其實不同design難度不一樣,中間也有很多沒講,因為不懂,然後就是molding了
分兩種 wire bonding 和 flip chip. 一搜索便知.
這位同學一看就知道你是西大的,太巧了,我也是啊
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