Rješenja

WIRE BONDING

BAZA ZNANJA

Šta je spajanje žice?

Vezivanje žice je metoda kojom se dužina žice od mekog metala malog prečnika pričvršćuje na kompatibilnu metalnu površinu bez upotrebe lema, fluksa, au nekim slučajevima i uz upotrebu toplote iznad 150 stepeni Celzijusa.Meki metali uključuju zlato (Au), bakar (Cu), srebro (Ag), aluminijum (Al) i legure poput paladijum-srebra (PdAg) i druge.

Razumijevanje tehnika i procesa spajanja žica za aplikacije montaže mikroelektronike.
Tehnike/procesi spajanja klinom: traka, termozvučna kugla i ultrazvučna klinasta veza
Vezivanje žice je metoda stvaranja interkonekcija između integrisanog kola (IC) ili sličnog poluprovodničkog uređaja i njegovog kućišta ili okvira tokom proizvodnje.Danas se takođe obično koristi za obezbeđivanje električnih konekcija u sklopovima litijum-jonskih baterija. Vezivanje žica se generalno smatra najisplativijom i najfleksibilnijom od dostupnih tehnologija mikroelektronskog međusobnog povezivanja, i koristi se u većini poluprovodničkih paketa koji se danas proizvode. postoji nekoliko tehnika spajanja žice, koje uključuju: Termo-kompresiono spajanje žice:
Termo-kompresiono spajanje žice (kombinovanje na verovatne površine (obično Au) zajedno pod silom stezanja sa visokim temperaturama sučelja, obično većim od 300°C, da bi se dobio zavar), prvobitno je razvijeno 1950-ih za mikroelektroničke interkonekcije, međutim ovo je bilo brzo zamijenjen ultrazvučnim i termozvučnim povezivanjem 60-ih godina kao dominantnom tehnologijom međusobnog povezivanja.Termo-kompresiono spajanje se i dalje koristi za nišne primjene danas, ali ga proizvođači općenito izbjegavaju zbog visokih (često štetnih) temperatura sučelja potrebnih da bi se napravila uspješna veza. Ultrazvučno klinasto spajanje žice:
Šezdesetih godina prošlog vijeka ultrazvučno spajanje klinaste žice postalo je dominantna metodologija interkonekcije.Primjena visokofrekventne vibracije (preko rezonantnog pretvarača) na alat za spajanje uz istovremenu silu stezanja, omogućila je zavarivanje aluminijskih i zlatnih žica na sobnoj temperaturi.Ova ultrazvučna vibracija pomaže u uklanjanju zagađivača (oksida, nečistoća, itd.) sa površina za spajanje na početku ciklusa vezivanja i u promociji intermetalnog rasta za daljnji razvoj i jačanje veze.Tipične frekvencije za spajanje su 60 – 120 KHz. Tehnika ultrazvučnog klina ima dvije glavne procesne tehnologije: spajanje velikih (teških) žica za žice prečnika >100 µm Fino (malo) spajanje žica za žice prečnika <75 µm Primjeri tipičnih ciklusa ultrazvučnog spajanja mogu se naći ovdje za finu žicu i ovdje za veliku žicu. Ultrazvučno spajanje klinaste žice koristi poseban alat za spajanje ili „klin“, obično izrađen od volfram karbida (za aluminijsku žicu) ili titanijum karbida (za zlatnu žicu) ovisno o zahtjevima procesa i prečniku žice;Dostupni su i klinovi sa keramičkim vrhom za različite primjene. Termozvučno spajanje žice:
Tamo gdje je potrebno dodatno zagrijavanje (tipično za zlatnu žicu, sa veznim sučeljima u rasponu od 100 – 250°C), proces se naziva termozvučno spajanje žice.Ovo ima velike prednosti u odnosu na tradicionalni termo-kompresioni sistem, jer su potrebne mnogo niže temperature sučelja (pominjano je Au vezivanje na sobnoj temperaturi, ali je u praksi nepouzdano bez dodatne toplote). Termozvučno kuglično lepljenje:
Drugi oblik termozvučnog spajanja žica je Ball Bonding (pogledajte ciklus spajanja kuglica ovdje).Ova metodologija koristi keramički alat za kapilarno spajanje u odnosu na tradicionalne dizajne klinova kako bi se kombinirale najbolje kvalitete termo-kompresije i ultrazvučnog spajanja bez nedostataka.Termozvučne vibracije osiguravaju da temperatura sučelja ostane niska, dok prva interkonekcija, termički komprimirana kuglična veza omogućava žicu i sekundarnu vezu da budu postavljene u bilo kojem smjeru, a ne u liniji s prvom vezom, što je ograničenje u vezivanju ultrazvučne žice .Za automatsku proizvodnju velikog obima, kuglični bonderi su znatno brži od ultrazvučnih/termozvučnih (klinastih) veziva, što termozvučno kuglično spajanje čini dominantnom tehnologijom međusobnog povezivanja u mikroelektronici u posljednjih 50+ godina. Ribbon Bonding:
Vezivanje trakom, korišćenjem ravnih metalnih traka, decenijama je dominantno u RF i mikrotalasnoj elektronici (ribbon pruža značajno poboljšanje u gubitku signala [skin efekat] u odnosu na tradicionalnu okruglu žicu).Male zlatne trake, obično do 75 µm široke i 25 µm debljine, lijepe se termosoničnim postupkom sa velikim alatom za spajanje klina sa ravnim licem. Aluminijske trake širine do 2000 µm i debljine 250 µm također se mogu zalijepiti ultrazvučnim postupkom klina, kao povećana je potreba za interkonekcijama visoke gustine niže petlje.

Šta je žica za vezivanje zlata?

Povezivanje zlatnom žicom je proces kojim se zlatna žica pričvršćuje na dvije točke u sklopu kako bi se formirala međusobna veza ili električno provodljiva staza.Toplota, ultrazvuk i sila se koriste za formiranje tačaka vezivanja za zlatnu žicu. Proces stvaranja tačke vezivanja počinje formiranjem zlatne kuglice na vrhu alata za vezivanje žice, kapilari.Ova kugla se pritiska na zagrijanu površinu sklopa uz primjenu sile specifične za aplikaciju i frekvenciju ultrazvučnog pokreta od 60 kHz - 152 kHz pomoću alata. Kada se napravi prva veza, žicom će se manipulirati u strogo kontrolisanoj način da se formira odgovarajući oblik petlje za geometriju sklopa.Druga veza, koja se često naziva ubod, se zatim formira na drugoj površini pritiskanjem žicom i korištenjem stezaljke za kidanje žice na spoju.

Povezivanje zlatnom žicom nudi metodu međusobnog povezivanja unutar paketa koja je vrlo električno provodljiva, gotovo za red veličine veća od nekih lemova.Osim toga, zlatne žice imaju visoku toleranciju na oksidaciju u usporedbi s drugim materijalima žice i mekše su od većine, što je bitno za osjetljive površine.
Proces se također može razlikovati ovisno o potrebama montaže.Kod osjetljivih materijala, zlatna kuglica se može postaviti na drugo područje spajanja kako bi se stvorila i jača veza i „mekša“ veza kako bi se spriječilo oštećenje površine komponente.Sa skučenim prostorima, jedna lopta se može koristiti kao početna tačka za dve veze, formirajući vezu u obliku slova „V“.Kada žičana veza mora biti robusnija, kuglica se može staviti na vrh boda kako bi se formirala sigurnosna veza, povećavajući stabilnost i snagu žice.Mnoštvo različitih aplikacija i varijacija vezanih žica gotovo je neograničeno i može se postići korištenjem automatiziranog softvera na Palomarovim sistemima za spajanje žica.