Рішення

СКЛЮЧЕННЯ ДРОТІВ

БАЗА ЗНАНЬ ФАКТИЧНИЙ ЛИСТ

Що таке склеювання проводів?

Скріплення дротом — це спосіб, за допомогою якого відрізок м’якого металевого дроту малого діаметра прикріплюється до сумісної металевої поверхні без використання припою, флюсу, а в деяких випадках із застосуванням тепла вище 150 градусів за Цельсієм. М’які метали включають золото (Au), мідь (Cu), срібло (Ag), алюміній (Al) та сплави, такі як паладій-срібло (PdAg) та інші.

Розуміння методів і процесів з’єднання проводів для складання мікроелектроніки.
Техніки та процеси клинового склеювання: стрічкове, термозвукове кулькове та ультразвукове клинове з’єднання
З’єднання дротів – це спосіб створення з’єднань між інтегральною схемою (IC) або подібним напівпровідниковим пристроєм і його корпусом або каркасом під час виробництва. Він також широко використовується зараз для забезпечення електричних з’єднань у блоках літій-іонних акумуляторів. З’єднання дротів зазвичай вважається найбільш економічно ефективним і гнучким із доступних технологій мікроелектронних з’єднань і використовується в більшості корпусів напівпровідників, що випускаються сьогодні. є кілька методів склеювання дроту, які включають: Термокомпресійне склеювання дроту:
Термокомпресійне з’єднання дроту (з’єднання ймовірних поверхонь (зазвичай Au) під дією затискної сили з високою температурою розділу, як правило, понад 300 °C, для отримання зварного шва) спочатку було розроблено в 1950-х роках для мікроелектронних з’єднань, однак це було швидко замінено ультразвуковим і термозвуковим з’єднанням у 60-х роках як домінуюча технологія з’єднання. Термокомпресійне склеювання все ще використовується для нішевих застосувань сьогодні, але зазвичай виробники уникають його через високі (часто шкідливі) температури поверхні, необхідні для створення успішного з’єднання. Ультразвукове склеювання клинового дроту:
У 1960-х роках ультразвукове з’єднання клинових проводів стало домінуючою методологією з’єднання. Застосування високочастотної вібрації (через резонуючий перетворювач) до склеювального інструменту з одночасним зусиллям затиску дозволило зварювати алюмінієвий і золотистий дріт при кімнатній температурі. Ця ультразвукова вібрація допомагає видаляти забруднення (оксиди, домішки тощо) з поверхонь, що з’єднуються, на початку циклу з’єднання, а також сприяє зростанню інтерметалів для подальшого розвитку та зміцнення зв’язку. Типові частоти для з’єднання складають 60–120 кГц. Ультразвукова клинова техніка має дві основні технологічні технології: скріплення великого (важкого) дроту для проводів діаметром >100 мкм тонкого (малого) скріплення дроту для проводів діаметром <75 мкм. Приклади типових циклів ультразвукового склеювання можна знайти тут для тонкого дроту і тут для великого дроту. Для склеювання ультразвукового клинового дроту використовується спеціальний інструмент для скріплення або «клин», зазвичай виготовлений із карбіду вольфраму (для алюмінієвого дроту) або карбіду титану (для золотого дроту) залежно від вимог процесу та діаметру дроту; також доступні клини з керамічними наконечниками для різних застосувань. Термозвукове склеювання дроту:
Якщо потрібне додаткове нагрівання (зазвичай для золотого дроту, з межами склеювання в діапазоні 100–250°C), процес називається термозвуковим склеюванням дроту. Це має великі переваги в порівнянні з традиційною системою термостиску, оскільки потрібні набагато нижчі температури на поверхні поверхні (згадано про з’єднання Au при кімнатній температурі, але на практиці воно ненадійне без додаткового нагрівання). Термозвукове з’єднання куль:
Іншою формою термозвукового з’єднання дроту є з’єднання кульок (див. цикл з’єднання кульок тут). У цій методології використовується керамічний інструмент для капілярного з’єднання замість традиційних клинових конструкцій, щоб поєднати найкращі якості як термостиску, так і ультразвукового з’єднання без недоліків. Термозвукова вібрація забезпечує низьку температуру поверхні розділу, тоді як перше з’єднання, термічно стиснута кулькова зв’язка, дозволяє розміщувати дріт і вторинний зв’язок у будь-якому напрямку, а не на одній лінії з першим зв’язком, що є обмеженням для ультразвукового з’єднання дроту. . Для автоматичного виробництва великої кількості кулькових бондерів значно швидше, ніж ультразвукових/термозвукових (клинових) бондерів, що робить термозвукове кулькове з’єднання домінуючою технологією з’єднання в мікроелектроніці за останні 50+ років. Склеювання стрічками:
Склеювання стрічками з використанням плоских металевих стрічок було домінуючим у радіочастотній та мікрохвильовій електроніці протягом десятиліть (стрічка забезпечує значне покращення втрати сигналу [шкір-ефект] порівняно з традиційним круглим дротом). Невеликі золоті стрічки, як правило, шириною до 75 мкм і товщиною 25 мкм, склеюються за допомогою термозвукового процесу за допомогою великого інструменту для склеювання клинів із плоскою поверхнею. Алюмінієві стрічки шириною до 2000 мкм і товщиною до 250 мкм також можна склеювати за допомогою ультразвукового процесу, оскільки зросла вимога до сполучень з нижньою петлею високої щільності.

Що таке золотистий дріт?

З’єднання золотого дроту — це процес, за допомогою якого золотий дріт приєднується до двох точок у зборі для формування з’єднання або електропровідного шляху. Для формування точок кріплення золотого дроту використовуються тепло, ультразвук і сила. Процес створення точки кріплення починається з утворення золотої кульки на кінчику інструмента для з’єднання дроту, капіляра. Цю кульку притискають до нагрітої поверхні збірки, одночасно застосовуючи силу, що залежить від застосування, і частоту 60 кГц - 152 кГц ультразвукового руху за допомогою інструменту. Після того, як буде зроблено перше з’єднання, дротом будуть маніпулювати в строго контрольованому режимі. спосіб формування відповідної форми петлі для геометрії вузла. Друге з’єднання, яке часто називають стібком, формується на іншій поверхні шляхом натискання дроту та використання затискача, щоб розірвати дріт у місці з’єднання.

З’єднання золотих дротів забезпечує метод з’єднання всередині пакетів із високою електропровідністю, майже на порядок більшою, ніж деякі припої. Крім того, золоті дроти мають високу стійкість до окислення порівняно з іншими матеріалами дротів і м’якші, ніж більшість, що важливо для чутливих поверхонь.
Процес також може відрізнятися залежно від потреб складання. Для чутливих матеріалів золоту кульку можна розмістити на другій ділянці з’єднання, щоб створити як міцніший зв’язок, так і «м’якший» зв’язок, щоб запобігти пошкодженню поверхні компонента. У вузькому просторі одну кульку можна використовувати як відправну точку для двох зв’язків, утворюючи зв’язок у формі «V». Якщо дротяне з’єднання має бути міцнішим, поверх стібка можна помістити кульку, щоб утворити надійне з’єднання, підвищуючи стабільність і міцність дроту. Безліч різноманітних застосувань і варіантів з’єднання дротів майже безмежні, і їх можна досягти за допомогою автоматизованого програмного забезпечення в системах з’єднання дротів Palomar.