Λύσεις

ΣΥΡΜΑΤΟΚΟΛΛΗΣΗ

ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΟ ΦΥΛΛΟ ΒΑΣΗΣ ΓΝΩΣΗΣ

Τι είναι το Wire Bonding;

Η συγκόλληση σύρματος είναι η μέθοδος με την οποία ένα μήκος μαλακού μεταλλικού σύρματος μικρής διαμέτρου συνδέεται σε μια συμβατή μεταλλική επιφάνεια χωρίς τη χρήση συγκόλλησης, ροής και σε ορισμένες περιπτώσεις με χρήση θερμότητας άνω των 150 βαθμών Κελσίου.Τα μαλακά μέταλλα περιλαμβάνουν τον χρυσό (Au), τον χαλκό (Cu), τον άργυρο (Ag), το αλουμίνιο (Al) και κράματα όπως το παλλάδιο-άργυρος (PdAg) και άλλα.

Κατανόηση των τεχνικών και των διαδικασιών συγκόλλησης καλωδίων για εφαρμογές συναρμολόγησης μικροηλεκτρονικών.
Τεχνικές / Διαδικασίες συγκόλλησης σφήνας: Κορδέλα, θερμοφωνική μπάλα & σφηνοκόλληση υπερήχων
Η συγκόλληση καλωδίων είναι η μέθοδος διασύνδεσης μεταξύ ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) ή παρόμοιας συσκευής ημιαγωγών και της συσκευασίας ή του πλαισίου απαγωγής του κατά την κατασκευή.Χρησιμοποιείται επίσης συνήθως τώρα για την παροχή ηλεκτρικών συνδέσεων σε συγκροτήματα συστοιχιών μπαταριών ιόντων λιθίου. Η συγκόλληση σύρματος θεωρείται γενικά η πιο οικονομική και ευέλικτη από τις διαθέσιμες τεχνολογίες μικροηλεκτρονικής διασύνδεσης και χρησιμοποιείται στην πλειονότητα των πακέτων ημιαγωγών που παράγονται σήμερα. είναι διάφορες τεχνικές συγκόλλησης σύρματος, οι οποίες περιλαμβάνουν: Συγκόλληση σύρματος θερμο-συμπίεσης:
Η συγκόλληση σύρματος θερμο-συμπίεσης (συνδυάζεται με πιθανές επιφάνειες (συνήθως Au) κάτω από μια δύναμη σύσφιξης με υψηλές θερμοκρασίες διεπαφής, συνήθως μεγαλύτερες από 300°C, για την παραγωγή συγκόλλησης), αναπτύχθηκε αρχικά τη δεκαετία του 1950 για διασυνδέσεις μικροηλεκτρονικών, ωστόσο αυτό ήταν αντικαταστάθηκε γρήγορα από τη συγκόλληση Ultrasonic & Thermononic στη δεκαετία του '60 ως την κυρίαρχη τεχνολογία διασύνδεσης.Η συγκόλληση θερμικής συμπίεσης εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για εξειδικευμένες εφαρμογές σήμερα, αλλά γενικά αποφεύγεται από τους κατασκευαστές λόγω των υψηλών (συχνά επιβλαβών) θερμοκρασιών διεπαφής που απαιτούνται για την επιτυχή συγκόλληση. Συγκόλληση σύρματος σφηνών υπερήχων:
Στη δεκαετία του 1960, η συγκόλληση σύρματος με σφήνα υπερήχων έγινε η κυρίαρχη μεθοδολογία διασύνδεσης.Η εφαρμογή μιας δόνησης υψηλής συχνότητας (μέσω ενός μορφοτροπέα συντονισμού) στο εργαλείο συγκόλλησης με ταυτόχρονη δύναμη σύσφιξης, επέτρεψε τη συγκόλληση συρμάτων αλουμινίου και χρυσού σε θερμοκρασία δωματίου.Αυτή η δόνηση υπερήχων βοηθά στην απομάκρυνση των ρύπων (οξείδια, ακαθαρσίες, κ.λπ.) από τις επιφάνειες συγκόλλησης στην αρχή του κύκλου συγκόλλησης και στην προώθηση της διαμεταλλικής ανάπτυξης για περαιτέρω ανάπτυξη και ενίσχυση του δεσμού.Οι τυπικές συχνότητες για τη συγκόλληση είναι 60 – 120 KHz. Η τεχνική σφήνας υπερήχων έχει δύο κύριες τεχνολογίες διεργασίας: Συγκόλληση με μεγάλο (βαρύ) σύρμα για σύρματα διαμέτρου >100μm Λεπτή (μικρή) συγκόλληση σύρματος για σύρματα διαμέτρου <75μm. Παραδείγματα τυπικών κύκλων συγκόλλησης υπερήχων μπορούν να βρεθούν εδώ Για λεπτό σύρμα και εδώ για μεγάλο σύρμα. Η συγκόλληση σύρματος σφήνας με υπερήχους χρησιμοποιεί ένα συγκεκριμένο εργαλείο συγκόλλησης ή "σφήνα", που συνήθως κατασκευάζεται από καρβίδιο βολφραμίου (για σύρμα αλουμινίου) ή καρβίδιο τιτανίου (για σύρμα χρυσού) ανάλογα με τις απαιτήσεις της διαδικασίας και τις διαμέτρους του σύρματος.Διατίθενται επίσης σφήνες με κεραμική μύτη για διαφορετικές εφαρμογές. Συγκόλληση καλωδίων Thermosonic:
Όπου απαιτείται συμπληρωματική θέρμανση (συνήθως για σύρμα χρυσού, με διεπαφές συγκόλλησης στην περιοχή 100 – 250°C), η διαδικασία ονομάζεται Θερμοσονική συγκόλληση σύρματος.Αυτό έχει μεγάλα πλεονεκτήματα σε σχέση με το παραδοσιακό σύστημα θερμοσυμπίεσης, καθώς απαιτούνται πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες διεπαφής (αναφέρθηκε η συγκόλληση Au σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά στην πράξη είναι αναξιόπιστη χωρίς πρόσθετη θερμότητα).
Μια άλλη μορφή συγκόλλησης σύρματος Thermosonic είναι το Ball Bonding (δείτε τον κύκλο δεσμών μπάλας εδώ).Αυτή η μεθοδολογία χρησιμοποιεί ένα κεραμικό εργαλείο συγκόλλησης τριχοειδών πάνω από τα παραδοσιακά σχέδια σφήνας για να συνδυάσει τις καλύτερες ποιότητες τόσο στη θερμοσυμπίεση όσο και στη συγκόλληση υπερήχων χωρίς τα μειονεκτήματα.Η θερμοηχητική δόνηση διασφαλίζει ότι η θερμοκρασία της διεπαφής παραμένει χαμηλή, ενώ η πρώτη διασύνδεση, ο θερμικά συμπιεσμένος σφαιρικός δεσμός επιτρέπει στο σύρμα και τον δευτερεύοντα δεσμό να τοποθετηθούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, όχι σε ευθυγράμμιση με τον πρώτο δεσμό, κάτι που αποτελεί περιορισμό στη συγκόλληση σύρματος υπερήχων .Για αυτόματη κατασκευή μεγάλου όγκου, οι σφαιρικοί δεσμοί είναι πολύ πιο γρήγοροι από τους δεσμούς Ultrasonic / Thermosonic (Wedge), καθιστώντας το Thermosonic Ball Bonding την κυρίαρχη τεχνολογία διασύνδεσης στη μικροηλεκτρονική τα τελευταία 50+ χρόνια. Συγκόλληση κορδέλας:
Η συγκόλληση κορδέλας, χρησιμοποιώντας επίπεδες μεταλλικές ταινίες, είναι κυρίαρχη στα ηλεκτρονικά ραδιοσυχνοτήτων και μικροκυμάτων για δεκαετίες (η κορδέλα παρέχει σημαντική βελτίωση στην απώλεια σήματος [εφέ δέρματος] σε σύγκριση με το παραδοσιακό στρογγυλό καλώδιο).Μικρές χρυσές κορδέλες, συνήθως πλάτους έως 75 μm και πάχους 25 μm, συνδέονται μέσω μιας διαδικασίας Thermosonic με ένα μεγάλο εργαλείο συγκόλλησης σφήνας με επίπεδη όψη. Κορδέλες αλουμινίου πλάτους έως 2.000 μm και πάχους 250 μm μπορούν επίσης να συνδεθούν με διαδικασία σφήνας υπερήχων. η απαίτηση για διασυνδέσεις χαμηλότερου βρόχου και υψηλής πυκνότητας έχει αυξηθεί.

Τι είναι το χρυσό σύρμα συγκόλλησης;

Η συγκόλληση χρυσού σύρματος είναι η διαδικασία με την οποία το χρυσό σύρμα συνδέεται σε δύο σημεία σε ένα συγκρότημα για να σχηματίσει μια διασύνδεση ή μια ηλεκτρικά αγώγιμη διαδρομή.Η θερμότητα, οι υπερήχοι και η δύναμη χρησιμοποιούνται για να σχηματιστούν τα σημεία σύνδεσης για το χρυσό σύρμα. Η διαδικασία δημιουργίας του σημείου σύνδεσης ξεκινά με το σχηματισμό μιας χρυσής σφαίρας στην άκρη του εργαλείου συρμάτινου δεσμού, του τριχοειδούς.Αυτή η μπάλα πιέζεται στη θερμαινόμενη επιφάνεια συναρμολόγησης ενώ εφαρμόζει τόσο μια ειδική για την εφαρμογή ποσότητα δύναμης όσο και μια συχνότητα κίνησης υπερήχων 60kHz - 152kHz με το εργαλείο. Μόλις γίνει η πρώτη σύνδεση, το σύρμα θα χειριστεί αυστηρά ελεγχόμενο τρόπο σχηματισμού του κατάλληλου σχήματος βρόχου για τη γεωμετρία του συγκροτήματος.Ο δεύτερος δεσμός, που συχνά αναφέρεται ως βελονιά, σχηματίζεται στη συνέχεια στην άλλη επιφάνεια πιέζοντας προς τα κάτω με το σύρμα και χρησιμοποιώντας ένα σφιγκτήρα για να σχίσετε το σύρμα στο δέσιμο.

Η συγκόλληση χρυσού σύρματος προσφέρει μια μέθοδο διασύνδεσης εντός συσκευασιών που είναι εξαιρετικά ηλεκτρικά αγώγιμη, σχεδόν μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από ορισμένες συγκολλήσεις.Επιπλέον, τα χρυσά σύρματα έχουν υψηλή ανοχή στην οξείδωση σε σύγκριση με άλλα συρμάτινα υλικά και είναι πιο μαλακά από τα περισσότερα, κάτι που είναι απαραίτητο για ευαίσθητες επιφάνειες.
Η διαδικασία μπορεί επίσης να ποικίλλει ανάλογα με τις ανάγκες της συναρμολόγησης.Με ευαίσθητα υλικά, μια χρυσή σφαίρα μπορεί να τοποθετηθεί στη δεύτερη περιοχή συγκόλλησης για να δημιουργηθεί τόσο ισχυρότερος δεσμός όσο και «μαλακότερος» δεσμός για να αποφευχθεί η ζημιά στην επιφάνεια του εξαρτήματος.Με στενούς χώρους, μια ενιαία μπάλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σημείο εκκίνησης για δύο δεσμούς, σχηματίζοντας έναν δεσμό σε σχήμα «V».Όταν ένας δεσμός σύρματος πρέπει να είναι πιο στιβαρός, μια μπάλα μπορεί να τοποθετηθεί πάνω από μια βελονιά για να σχηματίσει έναν δεσμό ασφαλείας, αυξάνοντας τη σταθερότητα και την αντοχή του σύρματος.Οι πολλές διαφορετικές εφαρμογές και παραλλαγές στη συγκόλληση καλωδίων είναι σχεδόν απεριόριστες και μπορούν να επιτευχθούν μέσω της χρήσης του αυτοματοποιημένου λογισμικού στα συστήματα συρμάτινων δεσμών της Palomar.