超声/热超声键合

超声焊接是一种免除了引线键合的电路连接工艺,主要应用于倒装芯片的键合。通过将焊点和焊盘材料的结合,形成机械性能和电性能稳定的电路连接。与其它倒装芯片键合工艺一样, 能够实现对所有焊点的同步焊接。

与热压焊相比,超声焊则是一种通过摩擦进行焊接的工艺,通过将芯片突点与其相对应的焊盘在轻微压力作用下作水平摩擦,在最恰当的位置,也就是在突点与焊盘的结合面产生热能。所以,作用在芯片和基板上的热负荷非常低。可以说,采用超声焊接工艺是热敏感材料的不二之选。同时,焊接压力的设定也要比采用热压焊工艺小的多,这样直接减小了作用于芯片和基板的机械负荷-有利于避免材料的损伤、变形。


  • 超声键合的四维参数模型,影响的因素有很多:

    • 超声焊接对芯片和基板的夹持、固定装置提出了极高的要求。因为整个焊接过程中基板不能有丝毫位置的改变,芯片也必须完全跟随吸头运动。因此,基板固定装置和芯片吸取工具的设计非常关键。
    • 底部热量和超声能量必须同步施加,并需要对超声时间进行严格设定: 时间太短会导致焊接不良,而时间过长则有可能导致基板连接层脱离。
    • 为了使焊点获得足够的输出功率,整个振动系统“超声波换能器-芯片吸头-芯片”必须时刻保持共振频率,不受芯片质量和结合面摩擦系数影响。为了实现它,超声波发生器必须使用控制电路来补偿因各方面原因造成的阻尼影响。
    • 在处理薄而易碎,以及带有多突点的大芯片时,超声时间、功率、温度、压力等各项参数都要有极大的可调范围,这样,即使在改变环境条件的前提下,也能达到最佳焊接状态。

热超声Au-Au键合 – Finetech

Ultrasonic bonding

                     超声焊接

Finetech 解决方案

超声焊工作原理

超声焊工作原理


为了实现超声焊接,首先需要将基板加热到 100°C- 150°C 。然后用芯片吸头将芯片通过一定的压力轻压到基板焊盘区域,随后超声波根据设定参数进行工作,并通过摩擦能量即时完成焊接。


超声 (US) 焊接参数

  • 超声工艺时间: 0.1 s … 0.5 s
  • 底部加热温度: 100°C … 150ºC
  • 焊接压力: 0.03 N/bump … 0.7 N/bump
  • 超声功率: 最高 20 W

推荐焊接系统

FINEPLACER® 焊接系统主要在如下方面存在差异:

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FINEPLACER® lambda

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