红外遥控接收放大器引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析

林桂元

摘 要：红外遥控接收放大器在各种电器上有广泛的应用，文章主要针对红外遥控接收放大器金丝键合主要工艺参数对封装质量影响因素进行简要的分析，并进一步提出引线键合工艺参数对封装质量的影响因素，以供参考。

关键词：红外遥控接收放大器；参数；影响因素

中图分类号：TN405 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0005-02

红外遥控接收放大器是将光探测器（PD）与前置放大器（IC）封装在一起，以实现遥控信号的接收放大。环氧封装体可滤除可见光干扰，检波输入信号可直接由微处理器译码，方便使用，主要应用于家用电器（电视机、录像机、VCD、DVD卫星接收机、空调器等），用途非常广泛，市场很有前景。

1 红外遥控接收放大器产品结构、主要制作工艺流

程及特点

①产品内部结构如图1所示。

②红外遥控接收放大器产品制作的主要工艺流程如下：装架→烧结→键合→翻转→封装→电镀→切筋→测试。

③红外遥控接收放大器产品具有如下特点：

IC与PD一体式封装，小巧玲珑。

封装体可滤除可见光，抗干扰性能好。

可直接由微处理器译码，方便使用。

2 红外遥控接收放大器引线键合（Wire Bonding）

2.1 引线键合工艺

引线键合过程是引线（gold line）在热量、压力或超声能量的共同作用下，与L/F发生原子间扩散达到键合的目的。采用的键合工具是劈刀（capillary），第一焊点为球形，第二焊点为锲形，键合条件为热超声键合，如图2所示。

2.2 引线键合质量判定方法

键合质量可通过双面体视显微镜（在40倍率下）进行初步判定，更准确的方法往往通过破坏性实验判定。

常见的破坏性实验有金丝拉力测试（BPT）、金球推力测试即剪切力测试（BST）。其中影响金丝拉力测试结果的因素除了工艺参数以外，还与金丝参数（纯度、直径大小、延展性、硬度）、吊钩位置、弧线高度等有关。因此除了确认金丝拉力值外，还需确认金线断裂的位置。实际生产过程主要采用五点法进行判定：A点即第一键合点与电极接触面；B点即第一键合点的颈部；C点即金丝焊线中部；D点即第二键合点根部；E点即第二键合点与L/F接触面，如图3所示。

3 引线键合工艺参数对封装质量的影响因素分析

3.1 键合温度（bond temperature）

引线键合工艺对温度有较高的控制要求，不能太高，也不能太低，红外遥控接收放大器的键合温度为180 ℃～190 ℃，实际值需根据L/F材质进行调整，一般温度在165 ℃～220 ℃之间。

过高的温度易产生过多的氧化物，从而影响键合质量，同时，温度升高后热应力会更高，键合设备PR识别系统的测精度随之下降，键合位置偏移导致产品可靠性下降。过低的温度会降低金丝与L/F间的粘结力，容易出现虚焊不良。在实际生产工艺中，键合设备温控系统都配备预热区、冷却区，来提高控制的稳定性，如图4所示。

试验表明，在其它键合参数相同的情况下，过高的温度容易导致切丝，过低的温度容易导致虚焊。

3.2 键合时间（bond time）

通常的键合时间都在几毫秒，实际生产中会因键合点不同、L/F材质及表面镀层状况，键合时间也不一样。红外遥控接收放大器第一焊点的键合时间为5～10 ms，一般设定在8 ms左右，第二焊点（194合金铜、表面镀Ag层厚度≥2 um）的键合时间为10～20 ms，通常先设定为15 ms，再根据实际焊点质量状况进行微调。键合时间越长，引线球吸收的能量越多，键合点的直径就越大，与电极接触的强度增加，但颈部强度将降低。过长的时间，会使键合点的尺寸过大（超出焊盘范围），对于红外遥控接收放大器第一键合点是致命的，使得chip内部线路出现似短非短，导致成品可靠性下降。同时随着温度的升高，金丝跟部区域发生再结晶，导致颈部强度降低，增大了颈部断裂的可能。过短的时间，会使引线球吸收的能量不足，导致出现虚焊不良。因此，合适的键合时间显得尤为重要。

综上试验表明，过短的键合时间容易出现虚焊、压不上，特别是第二焊点。过长的键合时间容易出现第一焊点歪球，第二焊点切丝现象，见表1。

3.3 超声功率（USG power）和键合压力（bond force）

超声功率对键合质量和外观影响最大，它对金丝球焊的变形起主导作用。红外遥控接收放大器第一焊点过小的功率会导致金球成型不佳、压不上、虚焊等不良；过大的功率导致第一焊点金球扁平、根部断裂、第二焊点切丝不良。超声功率和键合力是相互关联的参数。增大超声功率通常需要增大键合力使超声能量通过键合工具更多的传递到键合点处，但过大的键合力会阻碍键合工具的运动，抑制超声能量的传导，导致污染物和氧化物被推到了键合区域的中心，形成中心未键合区域。相同功率不同压力的键合不良统计见表2，相同压力不同功率的键合不良统计表见表3。

综上试验表明，过小的压力或功率值容易导致虚焊、压不上等不良，过大的压力或功率值容易导致歪球、切丝等不良；第二焊点的功率及压力值须比第一焊点的值大。

4 结 语

综上对红外遥控接收放大器金丝键合主要工艺参数对封装质量影响因素的分析，表明了合理设置工艺参数对封装质量的重要性，我们只有不断对数据的统计分析，优化工艺参数，才能控制好封装质量。随着产品封装尺寸越来越小型化，新材料、新封装形式的应用，对引线键合技术提出更高的要求，除了不断优化工艺参数外，还需引进更先进的键合设备，以提高键合精度，确保产品封装质量更上一层楼。

参考文献：

[1] SJ/T 11466-2014，红外遥控接收放大器[S].

[2] 郭继忠，黄继昌，申冰冰，等.控制专用集成电路及其应用[M].北京：人民邮电出版社，2006.