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芯片|技術進步，引線鍵合機出現短缺( 二 )

半導體機器學習自動化芯片


在貝爾實驗室的幫助下 ， Kulicke & Soffa (K&S) 于 1959 年開發了第一臺商用引線鍵合機 ， 該系統為采用新型廉價封裝的芯片鋪平了道路 。
早期的焊線機是手動系統 ， 用于組裝簡單的雙列直插式封裝 (DIP) 和其他商品 。 在 DIP 中 ， 芯片位于帶有引線的金屬框架上 。 鍵合機通過細線將管芯連接到引線 。
引線鍵合最初是一項勞動密集型任務 。 從 1960 年代開始 ， 許多北美芯片制造商開始將其組裝廠從美國轉移到亞洲的低成本地區 。 需要人工操作員將未粘合的零件移動到粘合機上 ， 然后將它們裝入機器中 。
早期 ， 引線鍵合機演變為兩種類型 ， 球鍵合機和楔形鍵合機 。 最大的市場球焊機用于多種封裝類型 ， 并使用銅、金或銀線 。 楔形鍵合機用于功率器件 。
通常 ， 球焊機由監視器、鍵盤、處理器、傳送系統和毛細管單元組成 。 在球焊機應用中 ， 假設您想在芯片上的焊盤與位于芯片外的單獨引線柱之間形成有線連接 。 在操作中 ， 線軸被加載到系統中 。 從線軸上 ， 一根線通過帶有微小空心管的毛細管單元送入 。 在系統中 ， 會產生火花 ， 將線端熔化并在尖端形成球形 。
接下來 ， 鍵合機在將接線從柱沉積到鍵合焊盤的同時進行掃描 。 然后 ， 在球焊機中 ， 焊盤上的球被機械壓緊以電固定連接 。 毛細管縮回 ， 完成芯片焊盤和引線之間的導線環 。
接下來 ， 重復高速過程 ， 直到連接了封裝中所需的每個連接 。
簡而言之 ， 引線鍵合是一種在封裝中進行互連的低成本方式 。 但幾年前 ， 由于技術需求的增加 ， 焊線機本應消失 。
“早在 1970 年代末和 1980 年代初 ， 人們就在談論先進的封裝擦除引線鍵合 ， ”VLSI Research 首席執行官 Dan Hutcheson 說 。
從未發生過 。 在 1980 年代 ， 自動焊線機的出現幫助簡化了該過程 。 “如果你考慮引線鍵合 ， 你有這個引線框架 ， 并且引線延伸出來 。 在芯片所在的焊盤中 ， 這些引線之間有一個空間 ， ”Hutcheson 說 。 “如果裸片尺寸發生變化 ， 也沒關系 。 您所要做的就是重新編程焊線機 。 ”
總而言之 ， 引線鍵合很早就開始了 。 “最大的原因是因為它更便宜且更靈活 ， ”Hutcheson 說 。 “有兩件事推動了增長 。 一是包裹總數 。 需要粘合的不僅僅是包裝 。 這也是任何特定年份需要綁定的潛在客戶數量 。 ”
焊線機用于制造多種封裝類型 。 每個封裝都有不同數量的鍵合線 ， 具有不同的線長、環和間距 。 間距大于晶圓上的線中心到中心或焊盤中心到中心之間的空間 。
K&S 產品開發總監 John Foley 表示：“我們在每次新設備開發中推動的主要兩項舉措是提高鍵合機的吞吐量并降低其鍵合焊盤間距能力 。 “在 2000 年代末期 ， 客戶將焊盤間距降低到 40μm ， 最近又轉向 35μm 焊盤間距 。 今天 ， 我們的設備能夠實現 30μm 的串聯焊盤間距 ， 盡管大多數應用還不需要這種能力 。 ”
如今 ， 在引線鍵合封裝中 ， 主流鍵合焊盤間距范圍為 40μm 至 45μm 。 “根據該要求 ， 導線直徑穩定在 0.7 至 0.8 密耳直徑 ， 具體取決于焊盤間距 。 隨著我們向 35μm 焊盤間距邁進 ， 將需要 0.6 密耳直徑的導線 ， ”Foley 說 。
盡管如此 ， 引線鍵合仍存在一些挑戰 。 一方面 ， 軟件包變得更加復雜 。 QP Technologies母公司 Promex的銷售和營銷副總裁 Rosie Medina 表示：“過去 ， 我們粘合了更舊、更笨重的封裝 ， 例如塑料引線芯片載體 (PLCC) 和 DIP。” “改變的是需要更小的焊盤開口、更高的引腳數/更細的間距和交錯的焊盤——所有這些都適合定制基板和封裝 。 ”

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