Ratkaisut

JOHTOJEN SIDOSTUS

TIETOPERUSTA

Mitä on lankaliitos?

Lankaliitos on menetelmä, jolla halkaisijaltaan pienikokoinen pehmeä metallilanka kiinnitetään yhteensopivaan metallipintaan ilman juotosainetta, sulatetta ja joissain tapauksissa yli 150 celsiusasteen lämpöä. Pehmeitä metalleja ovat kulta (Au), kupari (Cu), hopea (Ag), alumiini (Al) ja seokset, kuten palladium-hopea (PdAg) ja muut.

Mikroelektroniikan kokoonpanosovelluksiin liittyvien lankojen liimaustekniikoiden ja -prosessien ymmärtäminen.
Kiilaliitostekniikat / -prosessit: nauha, termosonipallo ja ultraäänikiilaliitos
Johdinliitos on menetelmä, jolla muodostetaan liitännät integroidun piirin (IC) tai vastaavan puolijohdelaitteen ja sen pakkauksen tai johtokehyksen välille valmistuksen aikana. Sitä käytetään nykyään myös yleisesti sähköliitäntöjen muodostamiseen litiumioniakkukokoonpanoissa. Johdinliitosta pidetään yleensä kustannustehokkaimpana ja joustavimpana saatavilla olevista mikroelektronisista liitäntätekniikoista, ja sitä käytetään useimmissa nykyään valmistetuissa puolijohdepaketeissa. on useita lankaliitostekniikoita, joihin kuuluvat: lämpöpuristuslangan liimaus:
Lämpöpuristuslangan liittäminen (yhdistämällä todennäköisiin pintoihin (yleensä Au) yhteen puristusvoiman alaisena korkeissa rajapintalämpötiloissa, tyypillisesti yli 300 °C, hitsin tuottamiseksi) kehitettiin alun perin 1950-luvulla mikroelektroniikan liitäntöjä varten, mutta tämä oli kuitenkin korvattiin nopeasti Ultrasonic & Thermosonic -sidoksella 60-luvulla hallitsevaksi liitäntäteknologiaksi. Lämpöpuristusliitosta käytetään edelleen erikoissovelluksissa, mutta valmistajat yleensä välttelevät sitä, koska liitännän korkeita (usein vaurioittavia) lämpötiloja tarvitaan onnistuneen sidoksen tekemiseen.Ultraäänikiilaliitos:
1960-luvulla ultraäänikiilalangan liittämisestä tuli hallitseva yhteenliittämismenetelmä. Suurtaajuusvärähtely (resonoivan anturin kautta) liimaustyökaluun samanaikaisesti puristusvoimalla mahdollisti alumiini- ja kultalankojen hitsauksen huoneenlämpötilassa. Tämä ultraäänivärähtely auttaa poistamaan epäpuhtaudet (oksidit, epäpuhtaudet jne.) sidospinnoilta sidossyklin alussa ja edistämään metallien välistä kasvua sidoksen edelleen kehittämiseksi ja vahvistamiseksi. Tyypilliset sidontataajuudet ovat 60 – 120 KHz. Ultraäänikiilatekniikassa on kaksi pääprosessitekniikkaa: Suuri (raskas) lankaliitos halkaisijaltaan > 100 µm langoille. Hieno (pieni) lankaliitos halkaisijaltaan < 75 µm langoille Esimerkkejä tyypillisistä ultraäänisidossykleistä löytyy täältä. hienolle langalle ja tässä suurelle langalle. Ultraäänikiilaliitos käyttää erityistä sidontatyökalua tai "kiilaa", joka on yleensä valmistettu volframikarbidista (alumiinilangalle) tai titaanikarbidista (kultalangalle) riippuen prosessivaatimuksista ja langan halkaisijasta; Saatavilla on myös keraamikärkisiä kiiloja eri käyttötarkoituksiin. Termosonic Wire Bonding:
Jos tarvitaan lisälämmitystä (tyypillisesti kultalangalle, jossa liitosrajat ovat 100–250 °C), prosessia kutsutaan Thermosonic Wire Bondingiksi. Tällä on suuria etuja perinteiseen lämpöpuristusjärjestelmään verrattuna, koska vaaditaan paljon alhaisempia rajapintalämpötiloja (Au-sidos huoneenlämpötilassa on mainittu, mutta käytännössä se on epäluotettava ilman lisälämpöä). Termosonic Ball Bonding:
Toinen Thermosonic-langan liimausmuoto on palloliitos (katso palloliitosjakso täältä). Tässä menetelmässä käytetään keraamista kapillaariliitostyökalua perinteisten kiilarakenteiden sijaan yhdistämään parhaat ominaisuudet sekä lämpöpuristus- että ultraääniliimauksessa ilman haittoja. Termosonic värinä varmistaa, että rajapinnan lämpötila pysyy alhaisena, kun taas ensimmäinen liitos, lämpöpuristettu kuulaliitos mahdollistaa langan ja toisioliitoksen sijoittamisen mihin tahansa suuntaan, ei linjaan ensimmäisen sidoksen kanssa, mikä on rajoitus ultraäänilangan liittämisessä . Automaattisessa ja suurivolyymissa valmistuksessa palloliittimet ovat huomattavasti nopeampia kuin ultraääni-/termosonic- (kiila) liimauslaitteet, mikä tekee Thermosonic-palloliitoksista hallitsevan liitäntätekniikan mikroelektroniikassa viimeisten 50+ vuoden ajan. Nauhaliitos:
Nauhasidonta, jossa käytetään litteitä metalliteippejä, on ollut hallitseva RF- ja mikroaaltoelektroniikassa vuosikymmeniä (nauha, joka parantaa signaalihäviötä merkittävästi [skin vaikutus] verrattuna perinteiseen pyöreään lankaan). Pienet kultanauhat, jotka ovat tyypillisesti jopa 75 µm leveitä ja 25 µm paksuja, liimataan Thermosonic-prosessilla suurella litteäpintaisella kiilaliitostyökalulla. Jopa 2 000 µm leveät ja 250 µm paksut alumiininauhat voidaan myös liimata ultraäänikiilaprosessilla, kuten Vaatimus alemman silmukan suuritiheyksisille liitäntöille on lisääntynyt.

Mikä on kultainen sidoslanka?

Kultalankaliitos on prosessi, jolla kultalanka kiinnitetään kahteen pisteeseen kokoonpanossa muodostamaan liitoksen tai sähköä johtavan polun. Kultalangan kiinnityspisteiden muodostamiseen käytetään lämpöä, ultraääntä ja voimaa. Kiinnityspisteen luomisprosessi alkaa kultapallon muodostumisesta lankaliitostyökalun, kapillaarin, kärkeen. Tätä palloa painetaan lämmitetylle kokoonpanopinnalle samalla kun työkalulla käytetään sekä sovelluskohtaista voimaa että taajuutta 60 kHz - 152 kHz ultraääniliikettä. Kun ensimmäinen sidos on tehty, lankaa käsitellään tiukasti kontrolloidusti. tapa muodostaa sopiva silmukan muoto kokoonpanon geometrialle. Toinen sidos, jota usein kutsutaan ompeleeksi, muodostetaan sitten toiselle pinnalle painamalla alas langalla ja käyttämällä puristinta langan repimiseksi sidoksessa.

Kultalankaliitos tarjoaa pakkauksissa liitäntämenetelmän, joka on erittäin sähköä johtava, lähes suuruusluokkaa suurempi kuin jotkut juotokset. Lisäksi kultalangoilla on korkea hapettumissietokyky muihin lankamateriaaleihin verrattuna ja ne ovat pehmeämpiä kuin useimmat, mikä on välttämätöntä herkille pinnoille.
Prosessi voi myös vaihdella kokoonpanon tarpeiden mukaan. Herkkiä materiaaleja käytettäessä kultapallo voidaan sijoittaa toiselle liimausalueelle, jolloin saadaan aikaan sekä vahvempi sidos että "pehmeämpi" sidos, jotta komponentin pinta ei vaurioidu. Ahtaissa tiloissa yhtä palloa voidaan käyttää lähtökohtana kahdelle sidokselle, jolloin muodostuu "V"-muotoinen sidos. Kun lankaliitoksen on oltava lujempi, pallo voidaan asettaa ompeleen päälle turvasidoksen muodostamiseksi, mikä lisää langan vakautta ja lujuutta. Monet erilaiset sovellukset ja muunnelmat lankojen liittämiseen ovat lähes rajattomat, ja ne voidaan saavuttaa käyttämällä Palomarin langansidontajärjestelmien automatisoitua ohjelmistoa.