Soluții

LEGĂTURĂ CU SÂRMĂ

FIȘĂ INFORMATIVĂ A BAZEI DE CUNOȘTINȚE

Ce este legarea prin sârmă?

Lipirea cu sârmă este metoda prin care o bucată de sârmă metalică moale cu diametru mic este atașată la o suprafață metalică compatibilă fără utilizarea de lipire, flux și, în unele cazuri, cu utilizarea de căldură peste 150 de grade Celsius. Metalele moi includ aurul (Au), cuprul (Cu), argintul (Ag), aluminiul (Al) și aliaje precum paladiul-argint (PdAg) și altele.

Înțelegerea tehnicilor și proceselor de lipire cu sârmă pentru aplicații de asamblare microelectronică.
Tehnici/Procese de lipire cu pană: Panglică, Bilă termosonică și Lipire cu pană cu ultrasunete
Legătura prin cabluri este metoda de realizare a interconexiunilor între un circuit integrat (IC) sau un dispozitiv semiconductor similar și ambalajul sau cadrul său de conectare în timpul fabricației. De asemenea, este utilizată în mod obișnuit acum pentru a asigura conexiuni electrice în ansamblurile de baterii litiu-ion. Legătura prin cabluri este în general considerată cea mai rentabilă și flexibilă dintre tehnologiile de interconectare microelectronică disponibile și este utilizată în majoritatea ambalajelor semiconductoare produse astăzi. Există mai multe tehnici de legătura prin cabluri, inclusiv: Legătura prin termocompresie a cablurilor:
Lipirea prin termocompresie a firelor (combinarea suprafețelor probabile (de obicei Au) împreună sub o forță de strângere cu temperaturi ridicate la interfață, de obicei mai mari de 300°C, pentru a produce o sudură) a fost inițial dezvoltată în anii 1950 pentru interconexiunile microelectronice, însă aceasta a fost rapid înlocuită de lipirea cu ultrasunete și termosonică în anii '60, ca tehnologie de interconectare dominantă. Lipirea prin termocompresie este încă utilizată pentru aplicații de nișă astăzi, dar în general este evitată de producători din cauza temperaturilor ridicate (adesea dăunătoare) la interfață necesare pentru a realiza o lipire reușită. Lipire cu ultrasunete cu sârmă tip pană:
În anii 1960, lipirea cu ultrasunete cu sârmă tip pană a devenit metodologia dominantă de interconectare. Aplicarea unei vibrații de înaltă frecvență (prin intermediul unui traductor rezonant) la unealta de lipire, cu o forță de strângere simultană, a permis sudarea firelor de aluminiu și aur la temperatura camerei. Această vibrație ultrasonică 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 ultrasonică are două tehnologii principale de proces: Lipire cu sârmă mare (grea) pentru fire cu diametru >100 µm Lipire cu sârmă fină (mică) pentru fire cu diametru <75 µm Exemple de cicluri tipice de lipire cu ultrasunete pot fi găsite aici pentru sârmă fină și aici pentru sârmă mare. Lipirea cu ultrasunete cu sârmă tip pană utilizează o unealtă de lipire specifică 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 de diametrele sârmei; Sunt disponibile și pene cu vârf ceramic pentru aplicații distincte. Lipire termosonică cu sârmă:
Acolo unde este necesară încălzire suplimentară (de obicei pentru sârmă de aur, cu interfețe de lipire în intervalul 100 – 250°C), procesul se numește lipire termosonică cu sârmă. Aceasta are avantaje mari față de sistemul tradițional de termocompresie, deoarece sunt necesare temperaturi de interfață mult mai scăzute (a fost menționată lipirea Au la temperatura camerei, dar în practică nu este fiabilă fără căldură suplimentară). Lipire termosonică cu bile:
O altă formă de lipire termosonică cu sârmă este lipirea cu bile (vezi ciclul de lipire cu bile aici). Această metodologie utilizează un instrument ceramic de lipire capilară în locul modelelor tradiționale cu pană pentru a combina cele mai bune calități atât în ​​termocompresie, cât și în lipirea cu ultrasunete, fără dezavantaje. Vibrația termosonică asigură că temperatura interfeței rămâne scăzută, în timp ce prima interconectare, lipirea cu bile comprimate termic, permite plasarea sârmei și a legăturii secundare în orice direcție, nu în linie cu prima legătură, ceea ce reprezintă o constrângere în lipirea cu ultrasunete cu sârmă. Pentru fabricarea automată, în volum mare, dispozitivele de lipire cu bile sunt considerabil mai rapide decât dispozitivele de lipire cu ultrasunete/termosonice (pană), ceea ce face ca lipirea termosonică cu bile să fie tehnologia de interconectare dominantă în microelectronică în ultimii peste 50 de ani. Lipire cu panglică:
Lipirea cu panglică, utilizând benzi metalice plate, a fost dominantă în electronica RF și microunde timp de decenii (panglica oferind o îmbunătățire semnificativă a pierderii de semnal [efect pelicular] față de sârma rotundă tradițională). Panglicile mici de aur, de obicei de până la 75 µm lățime și 25 µm grosime, sunt lipite printr-un proces termosonic cu o unealtă de lipire cu pană mare, cu față plană. Panglicile de aluminiu de până la 2.000 µm lățime și 250 µm grosime pot fi, de asemenea, lipite cu un proces cu pană cu ultrasunete, deoarece a crescut cerința pentru interconexiuni cu buclă mai mică și densitate mare.

Ce este sârma de aur pentru lipire?

Lipirea cu sârmă de aur este procesul prin care sârma de aur este atașată la două puncte dintr-un ansamblu pentru a forma o interconectare 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 bile de aur la vârful instrumentului de lipire cu sârmă, capilarul. Această bilă este presată pe suprafața încălzită a ansamblului, aplicând în același timp o forță specifică aplicației și o frecvență de 60kHz - 152kHz de mișcare ultrasonică cu instrumentul. Odată ce prima legătură a fost realizată, sârma va fi manipulată într-un mod strict controlat pentru a forma forma de buclă adecvată pentru geometria ansamblului. A doua legătură, adesea denumită cusătură, este apoi formată pe cealaltă suprafață prin apăsarea în jos cu sârma și utilizarea unei cleme pentru a rupe sârma la nivelul legăturii.

Lipirea cu fir de aur oferă o metodă de interconectare în cadrul pachetelor care este extrem de conductivă electric, cu aproape un ordin de mărime mai mare decât unele tipuri de aliaje de lipit. În plus, firele de aur au o toleranță ridicată la oxidare în comparație cu alte materiale de lipit și sunt mai moi decât majoritatea, ceea ce este esențial pentru suprafețele sensibile.
Procesul poate varia, de asemenea, în funcție de nevoile ansamblului. În cazul materialelor sensibile, o bilă 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. În spații înguste, o singură bilă poate fi utilizată ca punct de plecare pentru două lipituri, formând o legătură în formă de „V”. Atunci când o legătură cu sârmă trebuie să fie mai robustă, o bilă poate fi plasată deasupra unei cusături pentru a forma o legătură de siguranță, crescând stabilitatea și rezistența sârmei. Numeroasele aplicații și variații diferite ale lipirii cu sârmă sunt aproape nelimitate și pot fi realizate prin utilizarea software-ului automat de pe sistemele de lipire cu sârmă de la Palomar.