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Chip-on-Board – The Tiny Wire Bonding 101 Würth Elektronik Circuit Board Technology 11.12.2014 Seite 1 www.we-online.de

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Chip-on-Board – The Tiny Wire Bonding 101

Würth Elektronik Circuit Board Technology

11.12.2014 Seite 1 www.we-online.de

Your speaker

www.we-online.deSeite 211.12.2014

Dipl.-Ing. (FH), MBA Philipp Conrad

At Würth Elektronik CBT since 2008

Product Manager Wire BondingTechnology

Cooperation with B&F Bonding since 2010

Agenda

Chip / Bare Die

Gold und Aluminium Wire Bonding

PCB Design

Protection of Die and Wirebonds

www.we-online.deSeite 311.12.2014

Agenda

Chip / Bare Die

Gold and Aluminium Wire Bonding

PCB Design

Protection of Die and Wirebonds

www.we-online.deSeite 411.12.2014

Comparison: Housed Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 5 www.we-online.de

Substrate

QFP

Wire bonding on a Substrate

Substrate

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 6 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Die-Pickup from a wafer

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 7 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Die Pick-up

Pick-up froma Waffle

Pack

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 8 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Pick-up from WP

Fixation withVacuum

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 9 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Fixation withVacuum

Gluedispensing

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 10 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

GlueDispensing

Positioningof the die

Chip / Bare Die

11.12.2014 Seite 11 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Positioningof the die

Die-Bonding

Agenda

Chip / Bare Die

Gold and Aluminium Wire Bonding

PCB Design

Protection of Die and Wirebonds

www.we-online.deSeite 1211.12.2014

Gold Wire Bonding

� Gold wire bonding

Thermosonic

Ball-Wedge-Bonding

– LED-Applications

– Sensoric -Applications

11.12.2014 Seite 13 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Ball

Wedge

Gold Wire Bonding

11.12.2014 Seite 14 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Aluminum Wire Bonding

11.12.2014 Seite 15 www.we-online.de

� Aluminium wire bonding

Ultrasonic

Wedge-Wedge-Bonding

– Special-SensoricApplications

– Chip to Chip Connection

Quelle der Bilder: B&F Bonding

Wedge

Aluminium Wire Bonding

11.12.2014 Seite 16 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Gold Wire Bonding: Stud Bumps

11.12.2014 Seite 17 www.we-online.de

Source of the Pictures: B&F Bonding

Common Wire Bonding Surfaces

� Gold wire bonding

– ENEPIG

• Electroless Nickel

• Electroless Palladium

• Immersion Gold

11.12.2014 Seite 18 www.we-online.de

Cu

NiPd

0,04 – 0,08 µm

0,1– 0,2 µm

4 – 7 µm

Au

Cu

NiAu 0,05 – 0,1 µm

4 – 7 µm

� Aluminium wire bonding

– ENIG

• Electroless Nickel

• Immersion Gold

Agenda

Chip / Bare Die

Gold and Aluminium Wire Bonding

PCB Design

Protection of Die and Wirebonds

www.we-online.deSeite 1911.12.2014

PCB Design

11.12.2014 Seite 20 www.we-online.de

Correct PCB design forCoB

SoldermaskArea

CorrectPositioning

of SMD-Parts

Gold orAluminium

- Wire

PCB Design – Aluminium Wire

11.12.2014 Seite 21 www.we-online.de

PCB Design – Gold Wire

11.12.2014 Seite 22 www.we-online.de

PCB Design– Gold Wire

11.12.2014 Seite 23 www.we-online.de

Main difference: Orientation of the bond pads on the substrate!

PCB Design

11.12.2014 Seite 24 www.we-online.de

Soldermask should be removed in one block!

PCB Design– Placement of the SMD Parts

11.12.2014 Seite 25 www.we-online.de

PCB

Suggestion:NO SMD Parts

PCB Design– Placement of the SMD parts

11.12.2014 Seite 26 www.we-online.de

PCB

Bond tool for fixation of the PCB

PCB Design– Placement of the SMD parts

11.12.2014 Seite 27 www.we-online.de

PCB

Bond tool for fixation of the PCB

PCB Design – Tools for Wirebonding

11.12.2014 Seite 28 www.we-online.de

Agenda

Chip / Bare Die

Gold und Aluminium Wire Bonding

PCB Design

Protection of Die and Wirebonds

www.we-online.deSeite 2911.12.2014

Substrate

Protection of Die and Wirebonds

11.12.2014 Seite 30 www.we-online.de

Substrate

Globtop

Lensholder

Samples

11.12.2014 Seite 31 www.we-online.de

Samples

11.12.2014 Seite 32 www.we-online.de

Application Example

www.we-online.deSeite 3311.12.2014

Summary

11.12.2014 Seite 34 www.we-online.de

Chip / Bare Die =

unpackedsemiconductor

Contacting thedie with glue

Electricalconnectionwith wirebonding

Two wirebonding

technologies, gold andaluminum

Special pcbdesign

Protection ofthe die andwires withglobtop or

mechanicalcomponents

Summary

High accuracy placement compared to SMD solder process

High accuracy placement of the bare die in following sectors:

• Optoelectronics

• Sensor technology

• Medicine technology

Flexible design

Advantages of wirebonding

• Miniaturisation in X/YZ axis

• Very good electrical connection

• Good mechanical and thermal stabilty

11.12.2014 Seite 35 www.we-online.de

11.12.2014 Seite 36 www.we-online.de

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Philipp ConradWÜRTH ELEKTRONIK GmbH & Co. KGProcukt Management Wire bondingCircuit Board TechnologyM.:+49 175 2271 600E. [email protected]. www.we-online.de