Soluții

LIPIREA Sârmă

FIȘĂ DE BAZĂ DE CUNOAȘTERE

Ce este Wire Bonding?

Lipirea sârmei este metoda prin care o lungime de sârmă de metal moale de diametru mic este atașată la o suprafață metalică compatibilă fără utilizarea lipirii, fluxului și, în unele cazuri, cu utilizarea căldurii peste 150 de grade Celsius. Metalele moi includ aur (Au), cupru (Cu), argint (Ag), aluminiu (Al) și aliaje precum paladiu-argint (PdAg) și altele.

Înțelegerea tehnicilor și proceselor de legare a firelor pentru aplicațiile de asamblare micro electronică.
Tehnici/procese de lipire cu pană: panglică, bilă termosonică și lipire cu pană cu ultrasunete
Lipirea firelor este metoda de realizare a interconexiunilor între un circuit integrat (IC) sau un dispozitiv semiconductor similar și pachetul sau cadrul său de legătură în timpul producției. Este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit acum pentru a furniza conexiuni electrice în ansamblurile de baterii litiu-ion. Lipirea firelor este, în general, considerată cea mai rentabilă și flexibilă dintre tehnologiile de interconectare microelectronice disponibile și este utilizată în majoritatea pachetelor de semiconductori produse astăzi. Există mai multe tehnici de lipire a sârmei, cuprinzând: Lipirea sârmei prin termo-compresie:
Lipirea firelor de termocompresie (combinând suprafețele probabile (de obicei Au) împreună sub o forță de strângere cu temperaturi de interfață ridicate, de obicei mai mari de 300°C, pentru a produce o sudură), a fost dezvoltată inițial în anii 1950 pentru interconexiunile microelectronice, totuși aceasta a fost înlocuit rapid de legăturile cu ultrasunete și termosunete în anii 60 ca tehnologie de interconectare dominantă. Lipirea prin termocompresie este încă folosită astăzi pentru aplicații de nișă, dar în general evitată de producători din cauza temperaturilor ridicate (adesea dăunătoare) ale interfeței necesare pentru a realiza o legătură de succes.
În anii 1960, îmbinarea cu ultrasunete a firelor a devenit metodologia de interconectare dominantă. Aplicarea unei vibrații de înaltă frecvență (prin intermediul unui traductor de rezonanță) la instrumentul de lipire cu o forță de strângere simultană, a permis ca firele de aluminiu și aur să fie sudate la temperatura camerei. Această vibrație cu ultrasunete ajută la îndepărtarea contaminanților (oxizi, impurități etc.) de pe suprafețele de lipire la începutul ciclului de lipire și la promovarea creșterii intermetalice pentru a dezvolta și întări în continuare legătura. Frecvențele tipice pentru lipire sunt 60 – 120 KHz. Tehnica cu pană cu ultrasunete are două tehnologii principale de proces: Lipirea sârmei mari (grele) pentru fire cu diametru > 100 µm Lipirea sârmei fine (mice) pentru fire cu diametrul <75µm Exemple de cicluri tipice de lipire cu ultrasunete pot fi găsite aici pentru sârmă fine și aici pentru sârmă mare. Lipirea cu ultrasunete a sârmei folosește un instrument de lipire specific sau „pană”, de obicei construită din carbură de tungsten (pentru sârmă de aluminiu) sau carbură de titan (pentru sârmă de aur), în funcție de cerințele procesului și diametrele sârmei; Sunt de asemenea disponibile pene cu vârf din ceramică pentru aplicații distincte. Lipire termosonică:
Acolo unde este necesară încălzirea suplimentară (de obicei pentru sârmă de aur, cu interfețe de legătură în intervalul 100 – 250°C), procesul se numește legare termosonică a sârmei. Acest lucru are mari avantaje față de sistemul tradițional de termo-compresie, deoarece sunt necesare temperaturi de interfață mult mai scăzute (a fost menționată lipirea Au la temperatura camerei, dar în practică nu este de încredere fără căldură suplimentară). Lipirea cu bile termosonică:
O altă formă de legare termosonică a sârmei este lipirea cu bile (vezi ciclul de legătură cu bile aici). Această metodologie folosește un instrument ceramic de lipire capilară peste modelele tradiționale de pană pentru a combina cele mai bune calități atât în ​​termocompresie, cât și în lipirea ultrasonică, fără dezavantaje. Vibrația termosonică asigură că temperatura interfeței rămâne scăzută, în timp ce prima interconexiune, legătura cu bilă comprimată termic, permite ca firul și legătura secundară să fie plasate în orice direcție, nu în linie cu prima legătură, ceea ce este o constrângere în legarea cu ultrasunete a firului. . Pentru fabricarea automată, cu volum mare, lipirile cu bile sunt considerabil mai rapide decât lipirile cu ultrasunete/termosonice (Wedge), ceea ce face din lipirea cu bilă termosonică tehnologia de interconectare dominantă în microelectronică în ultimii peste 50 de ani. Lipirea cu panglici:
Lipirea cu bandă, folosind benzi metalice plate, a fost dominantă în electronica RF și cu microunde de zeci de ani (panglică oferind o îmbunătățire semnificativă a pierderii semnalului [efectul de piele] față de firul rotund tradițional). Panglicile mici de aur, de obicei de până la 75 µm lățime și 25 µm grosime, sunt lipite printr-un proces termosonic cu un instrument mare de lipire cu fața plată. a crescut necesarul de interconexiuni cu buclă mai mică, de înaltă densitate.

Ce este sârma de legătură cu aur?

Legarea sârmei de aur este procesul prin care sârma de aur este atașată la două puncte dintr-un ansamblu pentru a forma o interconexiune sau o cale conductivă electric. Căldura, ultrasunetele și forța sunt toate folosite pentru a forma punctele de atașare pentru sârma de aur. Procesul de creare a punctului de atașare începe cu formarea unei mingi de aur la vârful instrumentului de legare a sârmei, capilarul. Această bilă este apăsată pe suprafața încălzită a ansamblului în timp ce se aplică atât o cantitate de forță specifică aplicației, cât și o frecvență de 60 kHz - 152 kHz de mișcare cu ultrasunete cu instrumentul. Odată ce a fost realizată prima legătură, firul va fi manipulat într-un mod strâns controlat. modalitatea de a forma forma de buclă adecvată pentru geometria ansamblului. A doua legătură, denumită adesea cusătură, se formează apoi pe cealaltă suprafață prin apăsarea în jos cu firul și folosind o clemă pentru a rupe firul de legătură.

Lipirea sârmei de aur oferă o metodă de interconectare în cadrul pachetelor care este foarte conductivă din punct de vedere electric, aproape cu un ordin de mărime mai mare decât unele lipituri. În plus, firele de aur au o toleranță mare la oxidare în comparație cu alte materiale de sârmă și sunt mai moi decât majoritatea, ceea ce este esențial pentru suprafețele sensibile.
Procesul poate varia și în funcție de nevoile ansamblului. În cazul materialelor sensibile, o minge de aur poate fi plasată pe a doua zonă de lipire pentru a crea atât o legătură mai puternică, cât și o legătură „mai moale”, pentru a preveni deteriorarea suprafeței componentei. Cu spații înguste, o singură minge poate fi folosită ca punct de plecare pentru două legături, formând o legătură în formă de „V”. Când o legătură de sârmă trebuie să fie mai robustă, o minge poate fi plasată deasupra unei cusături pentru a forma o legătură de securitate, crescând stabilitatea și rezistența firului. Numeroasele aplicații și variații diferite ale îmbinării sârmei sunt aproape nelimitate și pot fi realizate prin utilizarea software-ului automatizat pe sistemele de legare a sârmei Palomar.