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 eljárási technológiája van: Nagy (nehéz) huzalkötés >100 µm átmérőjű huzalokhoz Finom (kis) huzalkötés <75 µm átmérőjű huzalokhoz. Tipikus ultrahangos kötési ciklusok példái itt találhatók. finom huzalokhoz, itt pedig nagy huzalokhoz. Az ultrahangos ékhuzalkötés speciális kötőszerszámot 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 termosonic eljárással kötik össze egy nagy lapos felületű ékragasztó eszközzel. A legfeljebb 2000 µm széles és 250 µm vastag alumínium szalagok ultrahangos ékeljárással is ragaszthatók, mint pl. megnövekedett az alacsonyabb hurkú, 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 huzalkötés számos különböző alkalmazása és változata szinte korlátlan, és a Palomar huzalkötési rendszerein az automatizált szoftver használatával érhető el.