Lösningar

WIRE BINDING

KUNSKAPSBAS FAKTABLAD

Vad är Wire Bonding?

Trådbindning är metoden genom vilken en längd av mjuk metalltråd med liten diameter fästs på en kompatibel metallyta utan användning av lödning, flussmedel och i vissa fall med användning av värme över 150 grader Celsius. Mjuka metaller inkluderar guld (Au), koppar (Cu), silver (Ag), aluminium (Al) och legeringar som palladium-silver (PdAg) och andra.

Förstå trådbindningstekniker och processer för mikroelektronikmonteringsapplikationer.
Kilbindningstekniker / -processer: band, termosonisk kula och ultraljudskilbindning
Trådbindning är metoden för att skapa sammankopplingar mellan en integrerad krets (IC) eller liknande halvledarenhet och dess paket eller ledarram under tillverkning. Det används också ofta nu för att tillhandahålla elektriska anslutningar i litiumjonbatteripaket. Trådbindning anses allmänt vara den mest kostnadseffektiva och flexibla av de tillgängliga mikroelektroniska sammankopplingsteknikerna och används i de flesta halvledarpaket som tillverkas idag. finns flera trådbindningstekniker, inklusive: Thermo-Compression Wire Bonding:
Termokompressionstrådbindning (som kombineras med troliga ytor (vanligtvis Au) under en klämkraft med höga gränssnittstemperaturer, vanligtvis högre än 300°C, för att producera en svets), utvecklades ursprungligen på 1950-talet för mikroelektroniksammankopplingar, men detta var snabbt ersatt av Ultrasonic & Thermosonic bonding på 60-talet som den dominerande sammankopplingstekniken. Termokompressionsbindning används fortfarande för nischapplikationer idag, men undviks i allmänhet av tillverkare på grund av de höga (ofta skadliga) gränssnittstemperaturer som krävs för att göra en framgångsrik bindning.Ultrasonic Wedge Wire Bonding:
På 1960-talet blev Ultrasonic wedge wire bonding den dominerande sammankopplingsmetoden. Applicering av en högfrekvent vibration (via en resonansgivare) på bindningsverktyget med en samtidig klämkraft gjorde att aluminium- och guldtrådar kunde svetsas i rumstemperatur. Denna ultraljudsvibration hjälper till att ta bort föroreningar (oxider, föroreningar, etc.) från bindningsytorna i början av bindningscykeln, och att främja intermetallisk tillväxt för att vidareutveckla och stärka bindningen. Typiska frekvenser för limning är 60 – 120 KHz. Ultraljudskiltekniken har två huvudsakliga processteknologier: Stor (tung) trådbindning för trådar med >100 µm diameter Fin (liten) trådbindning för trådar med diameter <75 µm. Exempel på typiska ultraljudsbindningscykler kan hittas här för fin tråd och här för stor tråd. Ultraljuds kiletrådbindning använder ett specifikt bindningsverktyg eller "kil", vanligtvis konstruerad av volframkarbid (för aluminiumtråd) eller titankarbid (för guldtråd) beroende på processkraven och tråddiametrar; keramiska kilar för distinkta applikationer finns också tillgängliga. Termosonic Wire Bonding:
Där kompletterande uppvärmning krävs (vanligtvis för guldtråd, med bindningsgränssnitt i intervallet 100 – 250°C), kallas processen för termosonisk trådbindning. Detta har stora fördelar jämfört med det traditionella termokompressionssystemet, eftersom mycket lägre gränssnittstemperaturer krävs (Au bonding vid rumstemperatur har nämnts men i praktiken är det opålitligt utan extra värme). Termosonic Ball Bonding:
En annan form av Thermosonic trådbindning är Ball Bonding (se kulbindningscykeln här). Denna metod använder ett keramiskt kapillärbindningsverktyg över de traditionella kilkonstruktionerna för att kombinera de bästa egenskaperna i både termokompression och ultraljudsbindning utan nackdelarna. Termosonisk vibration säkerställer att gränssnittstemperaturen förblir låg, medan den första sammankopplingen, den termiskt komprimerade kulbindningen gör att tråden och sekundärbindningen kan placeras i vilken riktning som helst, inte i linje med den första bindningen, vilket är en begränsning i ultraljudstrådsbindning . För automatisk tillverkning av stora volymer är kulbindare betydligt snabbare än ultraljuds-/termosoniska (wedge) bindare, vilket gör Thermosonic kulbindning till den dominerande sammankopplingstekniken inom mikroelektronik under de senaste 50 åren. Bandbindning:
Bandbindning, med användning av platta metallband, har varit dominerande inom RF- och mikrovågselektronik i decennier (band ger en betydande förbättring av signalförlust [hudeffekt] jämfört med traditionell rund tråd). Små guldband, vanligtvis upp till 75 µm breda och 25 µm tjocka, är sammanfogade via en termosonisk process med ett stort kilbindningsverktyg med platt yta. Aluminiumband upp till 2 000 µm breda och 250 µm tjocka kan också limmas med en ultraljuds wedge-process, som Kravet på lägre slingor med hög täthet har ökat.

Vad är guldbindningstråd?

Guldtrådsbindning är den process genom vilken guldtråd fästs vid två punkter i en sammansättning för att bilda en sammankoppling eller en elektriskt ledande bana. Värme, ultraljud och kraft används alla för att bilda fästpunkterna för guldtråden. Processen att skapa fästpunkten börjar med bildandet av en guldkula vid spetsen av trådbindningsverktyget, kapillären. Denna kula pressas på den uppvärmda monteringsytan samtidigt som man applicerar både en applikationsspecifik mängd kraft och en frekvens på 60kHz - 152kHz av ultraljudsrörelse med verktyget. När den första bindningen har gjorts kommer tråden att manipuleras i en hårt kontrollerad sätt att bilda den lämpliga ögleformen för aggregatets geometri. Den andra bindningen, ofta kallad sömmen, bildas sedan på den andra ytan genom att trycka ned med tråden och använda en klämma för att riva av tråden vid bindningen.

Guldtrådsbindning erbjuder en sammankopplingsmetod inom paket som är starkt elektriskt ledande, nästan en storleksordning större än vissa lödningar. Dessutom har guldtrådar en hög oxidationstolerans jämfört med andra trådmaterial och är mjukare än de flesta, vilket är viktigt för känsliga ytor.
Processen kan också variera beroende på monteringens behov. Med känsliga material kan en guldkula placeras på det andra bindningsområdet för att skapa både en starkare bindning och en "mjukare" bindning för att förhindra skada på komponentens yta. Med trånga utrymmen kan en enda boll användas som utgångspunkt för två bindningar, vilket bildar en "V"-formad bindning. När en trådbindning behöver vara mer robust kan en boll placeras ovanpå en söm för att bilda en säkerhetsbindning, vilket ökar trådens stabilitet och styrka. De många olika tillämpningarna och varianterna av trådbindning är nästan obegränsade och kan uppnås genom användning av den automatiserade programvaran på Palomars trådbindningssystem.