Solucions

CONNEXIÓ DE CABLES

FULL DE DADES DE LA BASE DE CONEIXEMENTS

Què és la unió de cables?

La unió amb filferro és el mètode pel qual un tros de filferro metàl·lic tou de petit diàmetre s'uneix a una superfície metàl·lica compatible sense l'ús de soldadura, flux i, en alguns casos, amb l'ús de calor superior a 150 graus Celsius. Els metalls tous inclouen l'or (Au), el coure (Cu), la plata (Ag), l'alumini (Al) i aliatges com el pal·ladi-plata (PdAg) i altres.

Comprensió de les tècniques i processos d'unió de cables per a aplicacions d'acoblament de microelectrònica.
Tècniques/processos d'unió amb falca: cinta, bola termosònica i unió amb falca ultrasònica
La unió de cables és el mètode de fer interconnexions entre un circuit integrat (CI) o un dispositiu semiconductor similar i el seu paquet o marc de cables durant la fabricació. També s'utilitza habitualment ara per proporcionar connexions elèctriques en conjunts de bateries de ions de liti. La unió de cables es considera generalment la més rendible i flexible de les tecnologies d'interconnexió microelectrònica disponibles, i s'utilitza a la majoria dels paquets de semiconductors produïts avui dia. Hi ha diverses tècniques d'unió de cables, que inclouen: Unions de cables per termocompressió:
La unió de filferro per termocompressió (combinació de superfícies probables (generalment Au) juntes sota una força de subjecció amb temperatures d'interfície elevades, normalment superiors a 300 °C, per produir una soldadura), es va desenvolupar inicialment a la dècada de 1950 per a interconnexions microelectròniques, però va ser ràpidament substituïda per la unió ultrasònica i termosònica als anys 60 com a tecnologia d'interconnexió dominant. La unió per termocompressió encara s'utilitza per a aplicacions de nínxol avui dia, però generalment els fabricants l'eviten a causa de les altes temperatures d'interfície (sovint perjudicials) necessàries per fer una unió correcta. Unió de filferro amb falca ultrasònica:
A la dècada de 1960, la unió amb filferro per falca ultrasònica es va convertir en la metodologia d'interconnexió dominant. L'aplicació d'una vibració d'alta freqüència (mitjançant un transductor ressonant) a l'eina d'unió amb una força de subjecció simultània permetia soldar filferros d'alumini i or a temperatura ambient. Aquesta vibració ultrasònica ajuda a eliminar contaminants (òxids, impureses, etc.) de les superfícies d'unió a l'inici del cicle d'unió i a promoure el creixement intermetàl·lic per desenvolupar i enfortir encara més l'unió. Les freqüències típiques per a la unió són de 60 a 120 kHz. La tècnica de falca ultrasònica té dues tecnologies de procés principals: Unió de filferro gran (pesat) per a filferros de >100 µm de diàmetre Unió de filferro fi (petit) per a filferros de <75 µm de diàmetre Exemples de cicles típics d'unió per ultrasons es poden trobar aquí per a filferro fi i aquí per a filferro gran. La unió amb filferro per falca ultrasònica utilitza una eina o "falca" d'unió específica, generalment construïda amb carbur de tungstè (per a filferro d'alumini) o carbur de titani (per a filferro d'or) segons els requisits del procés i els diàmetres del filferro; També hi ha disponibles falques amb punta de ceràmica per a aplicacions diferents. Unió termosònica de filferro:
Quan es requereix un escalfament suplementari (normalment per a filferro d'or, amb interfícies d'unió en el rang de 100-250 °C), el procés s'anomena unió termosònica amb filferro. Això té grans avantatges respecte al sistema tradicional de termocompressió, ja que es requereixen temperatures d'interfície molt més baixes (s'ha esmentat la unió d'or a temperatura ambient, però a la pràctica no és fiable sense calor addicional). Unió termosònica amb boles:
Una altra forma d'unió termosònica amb filferro és l'unió amb boles (vegeu el cicle d'unió amb boles aquí). Aquesta metodologia utilitza una eina d'unió capil·lar ceràmica en lloc dels dissenys tradicionals de falca per combinar les millors qualitats tant en termocompressió com en unió ultrasònica sense els inconvenients. La vibració termosònica garanteix que la temperatura de la interfície es mantingui baixa, mentre que la primera interconnexió, l'unió amb boles comprimides tèrmicament, permet que el filferro i l'unió secundària es col·loquin en qualsevol direcció, no en línia amb la primera unió, cosa que és una limitació en l'unió amb filferro per ultrasons. Per a la fabricació automàtica i d'alt volum, les unions amb boles són considerablement més ràpides que les unions ultrasòniques/termosòniques (falca), cosa que converteix l'unió amb boles termosòniques en la tecnologia d'interconnexió dominant en microelectrònica durant els darrers més de 50 anys. Unió amb cinta:
La unió amb cintes, utilitzant cintes metàl·liques planes, ha estat dominant en l'electrònica de radiofreqüència i microones durant dècades (la cinta proporciona una millora significativa en la pèrdua de senyal [efecte pelicular] en comparació amb el cable rodó tradicional). Les cintes d'or petites, normalment de fins a 75 µm d'amplada i 25 µm de gruix, s'uneixen mitjançant un procés termosònic amb una eina d'unió amb falca de cara plana gran. Les cintes d'alumini de fins a 2.000 µm d'amplada i 250 µm de gruix també es poden unir amb un procés de falca ultrasònica, ja que ha augmentat el requisit d'interconnexions de bucle inferior i alta densitat.

Què és el fil d'unió d'or?

La unió amb fil d'or és el procés pel qual el fil d'or s'uneix a dos punts d'un conjunt per formar una interconnexió o un camí conductor elèctric. S'utilitzen calor, ultrasons i força per formar els punts d'unió del fil d'or. El procés de creació del punt d'unió comença amb la formació d'una bola d'or a la punta de l'eina d'unió amb fil, el capil·lar. Aquesta bola es prem sobre la superfície escalfada del conjunt mentre s'aplica una quantitat de força específica de l'aplicació i una freqüència de moviment ultrasònic de 60 kHz a 152 kHz amb l'eina. Un cop feta la primera unió, el fil es manipularà de manera estrictament controlada per formar la forma de bucle adequada per a la geometria del conjunt. La segona unió, sovint anomenada puntada, es forma a l'altra superfície prement amb el fil i utilitzant una pinça per estripar el fil a la unió.

La unió amb fil d'or ofereix un mètode d'interconnexió dins dels paquets que és altament conductor elèctricament, gairebé un ordre de magnitud més gran que algunes soldadures. A més, els fils d'or tenen una alta tolerància a l'oxidació en comparació amb altres materials de filferro i són més tous que la majoria, cosa que és essencial per a superfícies sensibles.
El procés també pot variar segons les necessitats del muntatge. Amb materials sensibles, es pot col·locar una bola d'or a la segona zona d'unió per crear una unió més forta i una unió més "suau" per evitar danys a la superfície del component. Amb espais reduïts, es pot utilitzar una sola bola com a punt de partida per a dues unions, formant una unió en forma de "V". Quan una unió amb filferro necessita ser més robusta, es pot col·locar una bola a sobre d'una puntada per formar una unió de seguretat, augmentant l'estabilitat i la resistència del filferro. Les moltes aplicacions i variacions diferents de la unió amb filferro són gairebé il·limitades i es poden aconseguir mitjançant l'ús del programari automatitzat dels sistemes d'unió amb filferro de Palomar.