Solucións

CONEXIÓN DE FÍAS

FICHA BASE DE COÑECEMENTOS

Que é o Wire Bonding?

A unión de fíos é o método polo cal un cable de metal brando de pequeno diámetro se une a unha superficie metálica compatible sen o uso de soldadura, fundente e, nalgúns casos, co uso de calor por encima dos 150 graos Celsius. Os metais brandos inclúen ouro (Au), cobre (Cu), prata (Ag), aluminio (Al) e aliaxes como o paladio-prata (PdAg) e outros.

Comprensión de técnicas e procesos de unión de fíos para aplicacións de montaxe de microelectrónica.
Técnicas/procesos de unión de cuñas: cinta, bola termosónica e enlace de cuña ultrasónica
A unión de fíos é o método de realizar interconexións entre un circuíto integrado (IC) ou un dispositivo semicondutor similar e o seu paquete ou armazón durante a fabricación. Tamén se usa habitualmente agora para proporcionar conexións eléctricas en conxuntos de baterías de ión-litio. A conexión por cable é xeralmente considerada a máis rendible e flexible das tecnoloxías de interconexión microelectrónica dispoñibles, e úsase na maioría dos paquetes de semicondutores producidos na actualidade. Existen varias técnicas de unión de fíos, que comprenden: Unión de fíos por termo-compresión:
A unión de fíos por termo-compresión (que se combina con superficies probables (normalmente Au) xuntos baixo unha forza de suxeición con altas temperaturas de interface, normalmente superiores a 300 °C, para producir unha soldadura), foi desenvolvida inicialmente na década de 1950 para interconexións microelectrónicas, pero isto foi rapidamente substituído pola conexión ultrasónica e termosónica nos anos 60 como tecnoloxía de interconexión dominante. A conexión por termocompresión aínda está en uso para aplicacións de nicho hoxe en día, pero xeralmente evitada polos fabricantes debido ás altas temperaturas da interface (moitas veces daniñas) necesarias para facer unha unión exitosa.
Na década de 1960, a unión de fíos de cuña ultrasónica converteuse na metodoloxía de interconexión dominante. A aplicación dunha vibración de alta frecuencia (a través dun transdutor de resonancia) á ferramenta de unión cunha forza de suxeición simultánea permitiu soldar fíos de aluminio e ouro a temperatura ambiente. Esta vibración ultrasónica axuda a eliminar contaminantes (óxidos, impurezas, etc.) das superficies de unión ao inicio do ciclo de unión e a promover o crecemento intermetálico para desenvolver e fortalecer aínda máis a unión. As frecuencias típicas para a unión son de 60 a 120 KHz. A técnica de cuña ultrasónica ten dúas tecnoloxías de proceso principais: Unión de fíos grandes (pesados) para fíos de diámetro > 100 µm. Unión de fíos finos (pequenos) para fíos de diámetro <75 µm. Aquí pódense atopar exemplos de ciclos de unión ultrasóns típicos. para fío fino e aquí para fío grande.A unión de fío de cuña por ultrasonidos usa unha ferramenta de unión específica ou "cuña", xeralmente construída a partir de carburo de tungsteno (para fío de aluminio) ou carburo de titanio (para fío de ouro) dependendo dos requisitos do proceso e dos diámetros do fío; Tamén están dispoñibles cuñas con punta de cerámica para distintas aplicacións. Unión de arames termosónicos:
Cando se require calefacción suplementaria (normalmente para o fío de ouro, con interfaces de unión no intervalo de 100 a 250 °C), o proceso chámase unión de fío termosónico. Isto ten grandes vantaxes sobre o sistema tradicional de termo-compresión, xa que son necesarias temperaturas de interface moito máis baixas (mencionouse a unión Au a temperatura ambiente pero na práctica non é fiable sen calor adicional).
Outra forma de unión de fíos termosónicos é a conexión de bola (consulta o ciclo de unión de bola aquí). Esta metodoloxía usa unha ferramenta de unión capilar cerámica sobre os deseños tradicionais de cuña para combinar as mellores calidades tanto en termocompresión como en unión ultrasónica sen os inconvenientes. A vibración termosónica garante que a temperatura da interface siga sendo baixa, mentres que a primeira interconexión, a unión de bola comprimida térmicamente permite que o fío e o enlace secundario se coloquen en calquera dirección, non en liña co primeiro enlace, o que é unha limitación na unión de fío ultrasónico. . Para a fabricación automática e de gran volume, os adhesivos de bola son considerablemente máis rápidos que os adhesivos ultrasónicos/termosónicos (cuña), o que fai da unión de bola termosónica a tecnoloxía de interconexión dominante en microelectrónica durante os últimos 50 anos.
A unión de cintas, utilizando cintas metálicas planas, foi dominante na electrónica de RF e microondas durante décadas (a cinta proporciona unha mellora significativa na perda de sinal [efecto pel] fronte ao fío redondo tradicional). As cintas de ouro pequenas, normalmente de ata 75 µm de ancho e 25 µm de grosor, únense mediante un proceso termosónico cunha ferramenta de unión de cuña de cara plana grande. aumentou o requisito de interconexións de bucle máis baixo e de alta densidade.

Que é o fío de unión de ouro?

A unión de fío de ouro é o proceso polo cal un fío de ouro se une a dous puntos dun conxunto para formar unha interconexión ou un camiño condutor de electricidade. Empréganse calor, ultrasóns e forza para formar os puntos de unión do fío de ouro. O proceso de creación do punto de unión comeza coa formación dunha bola de ouro na punta da ferramenta de unión do fío, o capilar. Esta bola é presionada sobre a superficie de montaxe quentada mentres se aplica unha cantidade de forza específica para a aplicación e unha frecuencia de movemento ultrasónico de 60 kHz - 152 kHz coa ferramenta. Unha vez que se faga a primeira unión, o fío manipularase dun xeito estreito e controlado. forma de formar a forma de bucle adecuada para a xeometría do conxunto. A segunda unión, a miúdo chamada puntada, fórmase na outra superficie presionando co fío e usando unha abrazadeira para rasgar o fío na unión.

A unión de fío de ouro ofrece un método de interconexión dentro dos paquetes que é altamente condutor de electricidade, case unha orde de magnitude maior que algunhas soldaduras. Ademais, os fíos de ouro teñen unha alta tolerancia á oxidación en comparación con outros materiais de fíos e son máis suaves que a maioría, o que é esencial para superficies sensibles.
O proceso tamén pode variar en función das necesidades da montaxe. Con materiais sensibles, pódese colocar unha bola de ouro na segunda área de unión para crear unha unión máis forte e unha unión "máis suave" para evitar danos na superficie do compoñente. Con espazos reducidos, pódese usar unha soa bola como punto de partida para dous enlaces, formando un enlace en forma de "V". Cando unha unión de arame debe ser máis robusta, pódese colocar unha bola enriba dunha puntada para formar unha unión de seguridade, aumentando a estabilidade e a resistencia do fío. As moitas aplicacións e variacións diferentes para a unión de fíos son case ilimitadas e pódense conseguir mediante o uso do software automatizado dos sistemas de unión de fíos de Palomar.