Megoldások

VEZETÉKKÖTÉS

TUDÁSALAP TÁJÉKOZTATÓ

Mi az a huzalkötés?

A huzalkötés az a módszer, amellyel egy kis átmérőjű lágy fémhuzalt egy kompatibilis fémfelülethez rögzítenek forrasztás, folyasztószer és bizonyos esetekben 150 Celsius fok feletti hő alkalmazása nélkül. A lágyfémek közé tartozik az arany (Au), a réz (Cu), az ezüst (Ag), az alumínium (Al) és az olyan ötvözetek, mint a palládium-ezüst (PdAg) és mások.

A huzalkötési technikák és folyamatok megértése mikroelektronikai összeszerelési alkalmazásokhoz.
Ékragasztási technikák/eljárások: szalag, termozonos golyó és ultrahangos ékragasztás
A huzalkötés az integrált áramkör (IC) vagy hasonló félvezető eszköz és annak csomagja vagy vezetékváza közötti összeköttetések létrehozásának módja a gyártás során. Manapság gyakran használják a lítium-ion akkumulátoregységek elektromos csatlakozásainak biztosítására is. A vezetékkötést általában a legköltséghatékonyabb és legrugalmasabb mikroelektronikai összekapcsolási technológiák közül tartják, és a manapság gyártott félvezetőcsomagok többségében használják. Számos huzalkötési technika létezik, amelyek a következőket foglalják magukban: Termo-kompressziós huzalkötés:
A hőkompressziós huzalkötést (amely a valószínű felületekhez (általában Au-hoz) nagy, általában 300 °C-nál nagyobb határfelületi hőmérsékletű szorítóerővel kombinálva hegesztést hoz létre) eredetileg az 1950-es években fejlesztették ki mikroelektronikai összeköttetésekre, de ez a 60-as években gyorsan felváltotta az Ultrasonic & Thermosonic kötés, mint a domináns összekapcsolási technológia. A hőkompressziós kötést még ma is használják a szűkebb alkalmazásokhoz, de a gyártók általában elkerülik a sikeres kötéshez szükséges magas (gyakran káros) interfész-hőmérséklet miatt. Ultrahangos ékhuzalkötés:
Az 1960-as években az ultrahangos ékhuzalkötés lett a domináns összekapcsolási módszertan. A nagyfrekvenciás rezgés (rezonáló jelátalakítón keresztül) a ragasztószerszámra egyidejű szorítóerővel lehetővé tette az alumínium és aranyhuzalok szobahőmérsékleten történő hegesztését. Ez az ultrahangos rezgés segít eltávolítani a szennyeződéseket (oxidok, szennyeződések stb.) a kötőfelületekről a kötési ciklus elején, és elősegíti az intermetallikus növekedést a kötés továbbfejlesztése és megerősítése érdekében. A tipikus kötési frekvenciák 60–120 KHz. Az ultrahangos éktechnikának két fő technológiai technológiája van: Nagy (nehéz) huzalkötés >100 µm átmérőjű huzalokhoz Finom (kis) huzalkötés <75 µm átmérőjű vezetékekhez. Tipikus ultrahangos kötési ciklusok példái itt találhatók. finom huzalokhoz és itt nagy huzalokhoz. Az ultrahangos ékhuzalkötés speciális kötőeszközt vagy „éket” használ, amelyet általában volfrám-karbidból (alumíniumhuzalhoz) vagy titán-karbidból (aranyhuzalhoz) készítenek a folyamatkövetelményektől és a huzalátmérőktől függően; Különféle alkalmazásokhoz kerámia végű ékek is rendelkezésre állnak. Termozonikus huzalkötés:
Ahol kiegészítő fűtésre van szükség (jellemzően aranyhuzalhoz, 100 – 250°C közötti kötési interfészekkel), az eljárást Thermosonic huzalkötésnek nevezik. Ennek nagy előnye van a hagyományos termokompressziós rendszerhez képest, mivel sokkal alacsonyabb határfelületi hőmérsékletre van szükség (szobahőmérsékleten történt Au kötés is szóba került, de a gyakorlatban ez további hő nélkül megbízhatatlan). Thermosonic Ball Bonding:
A Thermosonic huzalkötés másik formája a golyós kötés (lásd a gömbkötés ciklusát itt). Ez a módszer egy kerámia kapilláris kötőeszközt használ a hagyományos ékkialakítással szemben, hogy a legjobb minőséget kombinálja mind a hőkompressziós, mind az ultrahangos kötésben, hátrányok nélkül. A termozonos rezgés biztosítja, hogy az interfész hőmérséklete alacsony maradjon, míg az első összekötő, a termikusan összenyomott golyós kötés lehetővé teszi a huzal és a másodlagos kötés tetszőleges irányban történő elhelyezését, nem pedig az első kötéssel egy vonalban, ami az ultrahangos huzalkötés korlátja. . Az automatikus, nagy volumenű gyártáshoz a golyós ragasztók lényegesen gyorsabbak, mint az ultrahangos/termosonikus (ék) ragasztók, így a termoszonikus golyós kötés a mikroelektronika meghatározó összekapcsolási technológiájává vált az elmúlt 50 év felett. Szalagragasztás:
A lapos fémszalagokat használó szalagkötés évtizedek óta domináns a rádiófrekvenciás és mikrohullámú elektronikában (a szalag jelentős javulást biztosít a jelveszteségben [bőrhatás] a hagyományos kerek vezetékhez képest). A kisméretű, általában legfeljebb 75 µm szélességű és 25 µm vastagságú arany szalagokat Thermosonic eljárással kötik össze egy nagy lapos felületű ékragasztó eszközzel. A 2000 µm széles és 250 µm vastag alumínium szalagok ultrahangos ékeljárással is ragaszthatók. megnőtt az alacsonyabb hurkos, nagy sűrűségű összeköttetések iránti igény.

Mi az az arany kötőhuzal?

Az aranyhuzal-kötés az a folyamat, amelynek során az aranyhuzalt egy szerelvény két pontjához rögzítik, hogy összeköttetést vagy elektromosan vezető utat képezzenek. Hőt, ultrahangot és erőt alkalmaznak az aranyhuzal rögzítési pontjainak kialakítására. A rögzítési pont létrehozásának folyamata a huzalkötő eszköz, a kapilláris csúcsán egy aranygömb kialakításával kezdődik. Ezt a golyót a fűtött szerelvényfelületre nyomják, miközben alkalmazás-specifikus erőt és 60 kHz-152 kHz frekvenciájú ultrahangos mozgást fejtenek ki a szerszámmal. Az első kötés elkészítése után a huzalt szigorúan szabályozott módon mozgatják. az összeállítás geometriájának megfelelő hurokforma kialakításához. A második kötést, amelyet gyakran öltésnek is neveznek, ezután a másik felületen úgy alakítják ki, hogy lenyomják a huzallal, és bilincs segítségével elszakítják a huzalt a kötésnél.

Az aranyhuzalos kötés olyan összekapcsolási módszert kínál a csomagokon belül, amely erősen vezet elektromosan, csaknem egy nagyságrenddel nagyobb, mint egyes forraszanyagok. Ezenkívül az aranyhuzalok magas oxidációs toleranciával rendelkeznek a többi huzalanyaghoz képest, és puhábbak, mint a legtöbb, ami elengedhetetlen az érzékeny felületekhez.
A folyamat az összeszerelés igényeitől függően is változhat. Érzékeny anyagok esetén aranygolyót lehet helyezni a második kötési területre, hogy erősebb kötést és „puhább” kötést hozzon létre, hogy megakadályozza az alkatrész felületének sérülését. Szűk helyeken egyetlen golyó használható két kötés kiindulópontjaként, „V” alakú kötést képezve. Ha a huzalkötésnek robusztusabbnak kell lennie, egy golyót lehet helyezni az öltés tetejére, hogy biztonsági kötést hozzon létre, növelve a huzal stabilitását és szilárdságát. A huzalkötések sokféle alkalmazása és változata szinte korlátlan, és a Palomar huzalkötési rendszereinek automatizált szoftverének használatával érhető el.