鍵合絲
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-04
鍵合絲的實例教程
引線鍵合是在PCB或芯片封裝中連接芯片和基板的微小“線路”，其正在接受特別考驗。作為連接通道，它們通常是信號損耗或信號退化的根源。半導體工程團隊必須將從材料、鍵合參數到工作環境條件的所有因素納入考慮，以設計出高可靠性的鍵合絲。
速度對于分析潛在的鍵合絲設計以及精準預測其作為PCB或芯片封裝一部分的性能至關重要，尤其在進行全面的物理測試所需的預算、員工工時和其它資源都很有限的情況下。那么，電子工程師如何才能在滿足嚴苛發布期限和財務目標的同時，實現提供完美鍵合絲性能所需的精準分析呢？
無與倫比的性能，充分滿足鍵合絲仿真需求
答案是通過Ansys HFSS對鍵合絲進行建模并仿真其性能，以及所連接的其它方面，包括PCB和芯片封裝。
Ansys為芯片、封裝、印刷電路板（PCB）和整個系統的建模提供了一個完整的仿真環境
HFSS是仿真高頻率信號及電源完整性設計的行業標準，可為繪制、導入和修改鍵合絲結構提供本地支持。即使面對極高的設計要求，這種高性能的解決方案也能幫助工程師輕松解決諸如材料選擇與厚度、封裝配置與鍵合參數等復雜挑戰。
在HFSS 3D Layout 2021 R1版本中，Ansys Electronics Desktop又有了更多功能，其中包括強大的全新鍵合絲編輯平臺和數據庫管理功能等。工程團隊可開發和共享其定制的鍵合絲配置文件庫，因此對于每一款新產品設計無需從頭開始。當產品開發商競相向市場推出新設計時，這不僅可節省時間，而且還可節約成本。
展開 引線鍵合是在PCB或芯片封裝中連接芯片和基板的微小“線路”，其正在接受特別考驗。作為連接通道，它們通常是信號損耗或信號退化的根源。半導體工程團隊必須將從材料、鍵合參數到工作環境條件的所有因素納入考慮，以設計出高可靠性的鍵合絲。
速度對于分析潛在的鍵合絲設計以及精準預測其作為PCB或芯片封裝一部分的性能至關重要，尤其在進行全面的物理測試所需的預算、員工工時和其它資源都很有限的情況下。那么，電子工程師如何才能在滿足嚴苛發布期限和財務目標的同時，實現提供完美鍵合絲性能所需的精準分析呢？
無與倫比的性能，充分滿足鍵合絲仿真需求
答案是通過Ansys HFSS對鍵合絲進行建模并仿真其性能，以及所連接的其它方面，包括PCB和芯片封裝。
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無與倫比的性能，充分滿足鍵合絲仿真需求
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Ansys為芯片、封裝、印刷電路板（PCB）和整個系統的建模提供了一個完整的仿真環境
HFSS是仿真高頻率信號及電源完整性設計的行業標準，可為繪制、導入和修改鍵合絲結構提供本地支持。即使面對極高的設計要求，這種高性能的解決方案也能幫助工程師輕松解決諸如材料選擇與厚度、封裝配置與鍵合參數等復雜挑戰。
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此外，Ansys鍵合絲庫還支持Cadence鍵合絲設置文件的無縫導入，能夠將其存儲起來，以備將來使用。
展開 相關上市公司主要有：興森科技、深南電路
鍵合絲
半導體用鍵合絲是用來焊接連接芯片與支架，承擔著芯片與外界之間關鍵的電連接功能。鍵合絲的材料已經從過去的單一材料，逐步發展為金、銀、銅、鋁用相關復合材料組成的多品種產品。
全球半導體用鍵合絲的龍頭企業主要是主要是日本的賀利氏、田中貴金屬和新日鐵等。
相關上市公司主要有：康強電子
引線框架
引線框架作為半導體的芯片載體，是一種借助于鍵合絲實現芯片內部電路引出端與外部電路（PCB）的電氣連接，形成電氣回路的關鍵結構件。引線框架起到了和外部導線連接的橋梁作用，絕大部分的半導體中都需要使用引線框架，是電子信息產業中重要的基礎材料。
引線框架的通常類型有TO、DIP、SIP、SOP、SSOP、QFP、QFN、SOD、SOT等，主要用模具沖壓法和蝕刻法進行生產。
相關上市公司主要有：康強電子
切割材料
半導體晶圓切割是半導體芯片制造過程中重要的工序，在晶圓制造中屬于后道工序，將做好芯片的整片晶圓按照芯片大小切割成單一的芯片井粒，稱為芯片切割和劃分。
目前主流的切割方法分為兩類，一類是用劃片系統進行切割，另一種利用激光進行切割。其中劃片系統切割主要包括砂漿切割和金剛石材料切割，該技術起步較早市場份額較大，金剛石鋸片或者金剛石線是此類常見的劃片系統切割工具，但機械力切口較大，易導致晶圓破碎。激光切割屬于新興無接觸切割，切割表面光滑平整，適用于不同類型晶圓切割。
展開 鍵合引線材料
盡管無引線鍵合可以有效地降低功率模塊的寄生電感，但引線鍵合作為一種工藝成熟、低成本的互連技術仍廣泛應用于功率模塊封裝以及 TO 系列分立器件封裝中。
互聯材料一覽
近年來，隨著功率器件封裝要求的提高，引線鍵合材料也得到了新的發展，如大功率器件上的鋁帶鍵合技術實現了對鋁線鍵合技術的替代。
其實“絲”和“帶”是兩種常見并且有鮮明特點的鍵合材料，比較容易選擇，個人認為鍵合帶具有更大的優勢。
鍵合帶相比鍵合絲具有更大的優勢：
·更好的導電性；
·更強的通流能力；
·更高的抗熱疲勞能力；
·更好的抗機械振動能力；
·較低的接觸電阻和寄生電感；
·可實現較低的弧度；
·可縱向疊加增加鋁帶密度；
·可分散芯片表面的鍵合壓力，最大程度保護芯片不受損傷；
鍵合帶相比鍵合絲的不足：
·橫向角度的靈活性較差，只能直線分布；
·受到芯片布局影響；
·相對材料成本較高；
·相對設備配件成本較高；
如果模塊走線基本都是簡單的直線型；芯片的有效鍵合面積內有足夠區域可以綁定鍵合帶；單顆芯片使用鍵合鋁帶總的載流值大于所使用鍵合絲的最大根數的載流值，可以嘗試使用鋁帶。
銅材料由于其導電導熱性能均優于鋁材料，且與硅材料的熱膨脹系數失配小于鋁與硅材料，因此銅替代鋁是封裝互連發展的趨勢，但是銅替代鋁又存在著材料價格高，生產設備升級等成本因素，因此在現階段用于引線鍵合的鋁銅復合引線或鋁銅復合帶（Ribbon）材料得以發展，實現了封裝互連材料的一種過渡。
純銅鍵合材料可以說是在鍵合絲和鍵合帶中的“戰斗雞”。
性能優勢大家有目共睹，鍵合銅絲在DBC之間的互聯應用也非常多，例如英飛凌工業模塊已經在IGBT模塊中有大量應用。
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展出范圍
半導體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽能電池用硅材料及化合物半導體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測材料等。
干燥設備、研磨機、精雕機、裁片機、激光設備、打孔機、填孔機、絲網印刷機、疊層機、層壓機、等靜壓機、熱切機、整平機、排膠爐、燒結爐、釬焊設備、電鍍設備、化學鍍、噴銀機、浸銀機、端銀機、真空鍍膜設備、顯影設備、去膜設備、蝕刻機、濕制程設備、等離子清洗、超聲波清洗、自動化設備、剝離強度測試儀、AOI檢測設備、打標機；
二、IGBT產業鏈：
2、1、材料：碳化硅，陶瓷襯板（DBC、AMB）、封裝管殼、鍵合絲
等
展出范圍
半導體材料：硅片及硅基材料、硅晶圓、硅晶片、單晶硅、硅片、鍺硅材料、S01材料、太陽能電池用硅材料及化合物半導體材料、石英制品、石墨制品、防靜電材料、光刻膠及其配套試劑、晶圓膠帶、光掩膜版、電子氣體、特種化學氣體、CMP拋光材料、封裝基板、引線框架、鍵合絲、包封材料、陶瓷基板、封測材料等。
純銅鍵合材料可以說是在鍵合絲和鍵合帶中的“戰斗雞”。
性能優勢大家有目共睹，鍵合銅絲在DBC之間的互聯應用也非常多，例如英飛凌工業模塊已經在IGBT模塊中有大量應用。
當 SiP 產品中堆疊的薄芯片通過引線鍵合實現互連時，由于鍵合過程會對芯片引入很大的應力，內部互連時需要對鍵合絲的跨度尺寸特別關注。當堆疊芯片厚度在 75 μm 左右，很少進行引線鍵合，以避免芯片碎裂; 當堆疊芯片厚度增加到 150 μm 或更大時，鍵合絲的跨度可達 2 mm。目前，通過 TSV、微凸點技術等先進堆疊工藝的應用，國內堆疊封裝實現的堆疊芯片數量已經達到 128 層。
作為微小接觸點，鍵合絲必須經過特別嚴格的故障分析。Ansys仿真技術可輕松并快速地將鍵合絲設計移交給Mechanical開展此類分析，然后將其返回Ansys HFSS進行迭代設計。
有了HFSS，半導體工程團隊不僅可確保針對現實環境優化單個組件，如鍵合絲等，還可確保整個系統在經過裝配、暴露在惡劣工作條件下后，能以可靠的最佳方式協同工作。
最后就是封裝材料，封裝是芯片制造的最后一個環節，而封裝材料就是芯片封裝切割過程中所用到的材料，其中主要包括芯片粘結材料、陶瓷封裝材料、封裝基板、鍵合絲、引線框架、切割材料，而封裝材料的廠商主要以日本企業為主。
整個封裝流程需要用到的材料主要有芯片粘結材料、陶瓷封裝材料、鍵合絲、引線框架、封裝基板、切割材料等。
粘結材料
粘結材料是采用粘結技術實現管芯與底座或封裝基板連接的材料，在物理化學性能上要滿足機械強度高、化學性能穩定、導電導熱、低固化溫度和可操作性強的要求。
整個封裝流程需要用到的材料主要有芯片粘結材料、陶瓷封裝材料、鍵合絲、引線框架、封裝基板、切割材料等。
粘結材料
粘結材料是采用粘結技術實現管芯與底座或封裝基板連接的材料，在物理化學性能上要滿足機械強度高、化學性能穩定、導電導熱、低固化溫度和可操作性強的要求。
④壓焊絲弧度不夠，與芯片表面夾角太小，容易與硅片棱或與鍵合絲下的金屬化鋁線相碰，造成器件失效。
(4) 芯片鍵合問題
最常見的是芯片粘結的焊料太少、焊料氧化、燒結溫度過低等引起的開路現象。
芯片鍵合不好，焊料氧化發黑，導致芯片在"磁成形"時受到機械應力作用后從底座抬起分離，造成開路失效。
