金絲球焊工藝在光模塊加工中的應(yīng)用-摩泰光電

1. 金絲球焊簡介

金絲球焊又稱金絲鍵合，其作為半導(dǎo)體內(nèi)部引線互連的主流工藝，廣泛應(yīng)用于集成電路中的芯片封裝及有源光器件中芯片與外部引腳的互連。

市面上常見的金絲球焊設(shè)備的原理是：金絲在設(shè)備瞬間高壓放電時(shí)，尾端形成一個(gè)細(xì)小的金球（也稱FAB,Free Air Ball），利用超聲頻率的機(jī)械振動，使金球與被焊材料表面接觸產(chǎn)生塑性形變，在超聲輔以溫度及壓力的條件下，使金屬表面原子外層電子相互結(jié)合而形成接點(diǎn)。

影響金絲球焊效果常見內(nèi)部因素主要有四個(gè)：超聲輸出功率、溫度、壓力以及焊接時(shí)間，同時(shí)也受一些外部因素的影響，例如金絲的規(guī)格、焊點(diǎn)材料、焊點(diǎn)表面潔凈度、走線形狀等。

光器件加工中常用25um的金絲進(jìn)行器件內(nèi)部引腳互連，主要是基于金這種金屬良好的延展性（可以拉成足夠細(xì)的絲線并保證足夠的拉力）、導(dǎo)電性、可焊性，以滿足通信半導(dǎo)體精細(xì)的加工要求及高質(zhì)量的電信號傳輸要求。

2. 金絲球焊在光模塊生產(chǎn)中的應(yīng)用

金絲球焊在光模塊生產(chǎn)中最常見的兩個(gè)應(yīng)用，其一是應(yīng)用于TO-CAN的加工，另一個(gè)則是COB加工工藝。

2.1 TO-CAN加工

光器件中的TO-CAN工藝是指將裸芯片（Die）通過環(huán)氧膠或金錫焊料等材料固化在TO金屬底座（一般底座都采用表面鍍金的可伐合金材料）上，通過金絲球焊將內(nèi)部的引腳及TO上的引腳相互連接形成目標(biāo)電路，再通過氣密封裝的方式將DIE及引線保護(hù)起來。

圖1 TO-CAN內(nèi)部金絲球焊示意圖

2.2 COB加工

COB（Chip-on-Board）工藝，是指將裸芯片（Die）直接固定在印刷電路板上，然后通過金絲鍵合，再將芯片和引線進(jìn)行封裝保護(hù)的工藝，在信號完整性上具有更好優(yōu)勢，逐步成為高速光模塊封裝的主流工藝之一。

COB工藝中的金絲球焊的質(zhì)量除受本身的參數(shù)設(shè)置因素外，電路板的表面處理工藝也是影響金絲焊接效果的一個(gè)重要因素，目前市場上COB電路板推崇的表面工藝是鎳鈀金工藝。COB工藝詳情可查看：光模塊COB工藝介紹。

圖2 光模塊中COB金絲球焊示意圖

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