Solucions

ENLLAÇAMENT DE FIL

FICHA BASE DEL CONEIXEMENT

Què és la connexió de filferro?

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

Entendre les tècniques i processos d'unió de filferro per a aplicacions de muntatge de microelectrònica.
Tècniques / processos d'unió de falques: cinta, bola termosònica i unió de falca ultrasònica
La connexió de filferro és el mètode per fer interconnexions entre un circuit integrat (IC) o un dispositiu semiconductor similar i el seu paquet o bastidor durant la fabricació.També s'utilitza habitualment ara per proporcionar connexions elèctriques en conjunts de bateries d'ió de liti. La connexió de filferros es considera generalment la més rendible i flexible de les tecnologies d'interconnexió microelectrònica disponibles, i s'utilitza en la majoria dels paquets de semiconductors produïts avui. Hi ha diverses tècniques d'unió de filferro, que inclouen: Unió de filferro per termocompressió:
La connexió de filferro de termocompressió (combinant-se a superfícies probables (generalment Au) juntes sota una força de subjecció amb altes temperatures d'interfície, normalment superiors a 300 °C, per produir una soldadura), es va desenvolupar inicialment a la dècada de 1950 per a interconnexions de microelectrònica, però això va ser ràpidament substituït per l'enllaç ultrasònic i termosònic als anys 60 com a tecnologia d'interconnexió dominant.L'enllaç de termocompressió encara s'utilitza per a aplicacions de nínxol avui en dia, però els fabricants generalment s'eviten a causa de les altes temperatures d'interfície (sovint perjudicials) necessàries per tal d'aconseguir una unió amb èxit.
A la dècada de 1960, la connexió ultrasònica de filferro de falca 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, va permetre soldar filferros d'alumini i or a temperatura ambient.Aquesta vibració ultrasònica ajuda a eliminar els contaminants (òxids, impureses, etc.) de les superfícies d'unió a l'inici del cicle d'enllaç i a promoure el creixement intermetàl·lic per desenvolupar i reforçar encara més l'enllaç.Les freqüències típiques per a l'enllaç són de 60 a 120 KHz. La tècnica de falca ultrasònica té dues tecnologies de procés principals: unió de filferro gran (pesat) per a cables de diàmetre > 100 µm. Enllaç de filferro fi (petit) per a cables de diàmetre <75 µm. Aquí es poden trobar exemples de cicles d'enllaç per ultrasons típics. per a filferro fi i aquí per a filferro gran. La unió de filferro de falca per ultrasons utilitza una eina d'unió específica o "falca", normalment construïda amb carbur de tungstè (per a filferro d'alumini) o carbur de titani (per a filferro d'or) depenent dels requisits del procés i els diàmetres de filferro;També hi ha disponibles falques de punta de ceràmica per a diferents aplicacions. Unió de filferro termosònic:
Quan es requereix un escalfament addicional (normalment per a filferro d'or, amb interfícies d'enllaç en el rang de 100 a 250 °C), el procés s'anomena unió de filferro termosònic.Això té grans avantatges respecte al sistema de termocompressió tradicional, ja que es requereixen temperatures d'interfície molt més baixes (s'ha esmentat l'enllaç Au a temperatura ambient però a la pràctica no és fiable sense calor addicional).
Una altra forma d'unió de filferro termosònic és l'enllaç de boles (vegeu el cicle d'enllaç de boles aquí).Aquesta metodologia utilitza una eina d'unió capil·lar ceràmica sobre els 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'enllaç de bola comprimit tèrmicament permet col·locar el cable i l'enllaç secundari en qualsevol direcció, no en línia amb el primer enllaç, que és una limitació en l'enllaç de filferro per ultrasons. .Per a la fabricació automàtica i de gran volum, els bonders de boles són considerablement més ràpids que els adhesius ultrasònics / termosònics (falca), fent que l'enllaç de boles termosònics sigui la tecnologia d'interconnexió dominant en microelectrònica durant els últims 50 anys.
La unió de cintes, utilitzant cintes metàl·liques planes, ha estat dominant en l'electrònica de RF i microones durant dècades (la cinta proporciona una millora significativa en la pèrdua de senyal [efecte pell] en comparació amb el cable rodó tradicional).Les cintes d'or petites, normalment de fins a 75 µm d'ample i 25 µm de gruix, s'uneixen mitjançant un procés termosònic amb una gran eina d'unió de falques de cara plana. Les cintes d'alumini de fins a 2.000 µm d'ample i 250 µm de gruix també es poden unir amb un procés de falca ultrasònic, com ha augmentat el requisit d'interconnexions d'alta densitat i un bucle més baix.

Què és el cable d'unió d'or?

La unió de filferro 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 elèctricament conductor.La calor, els ultrasons i la força s'utilitzen 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 del filferro, el capil·lar.Aquesta bola es pressiona sobre la superfície de muntatge escalfada mentre s'aplica una quantitat de força específica de l'aplicació i una freqüència de moviment ultrasònic de 60 kHz - 152 kHz amb l'eina. Un cop feta la primera unió, el cable es manipularà d'una manera estretament controlada. manera de formar la forma de bucle adequada per a la geometria del conjunt.El segon enllaç, sovint anomenat punt, es forma a l'altra superfície prement amb el filferro i utilitzant una pinça per trencar el filferro a l'enllaç.

La unió de fils d'or ofereix un mètode d'interconnexió dins dels paquets que és altament conductor de l'electricitat, gairebé un ordre de magnitud més gran que algunes soldadures.A més, els filferros d'or tenen una alta tolerància a l'oxidació en comparació amb altres materials de filferro i són més suaus que la majoria, la qual cosa és essencial per a superfícies sensibles.
El procés també pot variar en funció de les necessitats del muntatge.Amb materials sensibles, es pot col·locar una bola d'or a la segona àrea d'unió per crear tant un enllaç més fort com un enllaç "més suau" per evitar danys a la superfície del component.Amb espais reduïts, una sola bola es pot utilitzar com a punt de partida per a dos enllaços, formant un enllaç en forma de "V".Quan una unió de filferro ha de 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 força del cable.Les moltes aplicacions i variacions diferents de la unió de filferro són gairebé il·limitades i es poden aconseguir mitjançant l'ús del programari automatitzat dels sistemes d'unió de filferro de Palomar.