Rješenja

LIJEPLJENJE ŽICE

ČINJENIČNI LIST BAZE ZNANJA

Što je spajanje žicama?

Spajanje žicom je metoda kojom se duljina meke metalne žice malog promjera pričvršćuje na kompatibilnu metalnu površinu bez upotrebe lema, topitelja, au nekim slučajevima uz upotrebu topline iznad 150 stupnjeva Celzijusa. Meki metali uključuju zlato (Au), bakar (Cu), srebro (Ag), aluminij (Al) i legure poput paladija i srebra (PdAg) i druge.

Razumijevanje tehnika spajanja žica i procesa za aplikacije sklapanja mikro elektronike.
Tehnike/postupci klinastog lijepljenja: vrpca, termozvučna lopta i ultrazvučno klinasto spajanje
Spajanje žicama metoda je stvaranja međupoveza između integriranog kruga (IC) ili sličnog poluvodičkog uređaja i njegovog kućišta ili okvira za vođenje tijekom proizvodnje. Sada se često koristi i za pružanje električnih veza u sklopovima litij-ionskih baterija. Spajanje žica općenito se smatra najisplativijom i najfleksibilnijom od dostupnih tehnologija mikroelektroničkog međusobnog povezivanja i koristi se u većini paketa poluvodiča koji se danas proizvode. Postoji Postoji nekoliko tehnika spajanja žice, uključujući: Termo-kompresijsko spajanje žice:
Termokompresijsko spajanje žice (kombiniranje s vjerojatnim površinama (obično Au) zajedno pod silom stezanja s visokim temperaturama sučelja, obično većim od 300°C, kako bi se proizveo zavar), prvobitno je razvijeno 1950-ih za mikroelektroničke interkonekcije, no ovo je bilo brzo zamijenjen ultrazvučnim i termozvučnim spajanjem u 60-ima kao dominantnom tehnologijom međusobnog povezivanja. Toplinsko kompresijsko lijepljenje i danas se koristi za posebne primjene, ali ga proizvođači općenito izbjegavaju zbog visokih (često štetnih) temperatura sučelja potrebnih za uspješno spajanje. Ultrazvučno klinasto lijepljenje žice:
U 1960-ima ultrazvučno klinasto spajanje žice postalo je dominantna metodologija međusobnog povezivanja. Primjena visokofrekventne vibracije (putem rezonantnog pretvarača) na alat za spajanje uz istodobnu silu stezanja omogućila je zavarivanje aluminijske i zlatne žice na sobnoj temperaturi. Ova ultrazvučna vibracija pomaže u uklanjanju kontaminanata (oksida, nečistoća, itd.) s površina za spajanje na početku ciklusa spajanja, te u promicanju intermetalnog rasta za daljnji razvoj i jačanje veze. Uobičajene frekvencije za spajanje su 60 – 120 KHz. Tehnika ultrazvučnog klina ima dvije glavne procesne tehnologije: Spajanje velikih (teških) žica za žice promjera >100 µm Fino (malo) spajanje žica za žice promjera <75 µm. Primjeri tipičnih ciklusa ultrazvučnog lijepljenja mogu se pronaći ovdje za finu žicu i ovdje za veliku žicu. Ultrazvučno klinasto lijepljenje žice koristi poseban alat za spajanje ili "klin", obično izrađen od volfram karbida (za aluminijsku žicu) ili titan karbida (za zlatnu žicu) ovisno o zahtjevima procesa i promjeru žice; također su dostupni klinovi s keramičkim vrhom za različite primjene. Termozvučno lijepljenje žice:
Tamo gdje je potrebno dodatno zagrijavanje (obično za zlatnu žicu, s veznim sučeljima u rasponu od 100 – 250°C), postupak se naziva termozvučno spajanje žice. Ovo ima velike prednosti u odnosu na tradicionalni termokompresijski sustav, budući da su potrebne mnogo niže temperature sučelja (spominje se spajanje Au na sobnoj temperaturi, ali u praksi je nepouzdano bez dodatnog zagrijavanja). Termozvučno lijepljenje kuglicama:
Još jedan oblik termozvučnog spajanja žice je spajanje kuglicama (ovdje pogledajte ciklus spajanja kuglicama). Ova metodologija koristi keramički alat za kapilarno spajanje preko tradicionalnih klinastih dizajna kako bi kombinirala najbolje kvalitete u termo-kompresiji i ultrazvučnom spajanju bez nedostataka. Termozvučne vibracije osiguravaju da temperatura sučelja ostane niska, dok prvi interkonekt, toplinski komprimirana loptasta veza omogućuje da se žica i sekundarna veza postave u bilo kojem smjeru, a ne u liniji s prvom vezom, što je ograničenje u ultrazvučnom spajanju žice . Za automatsku proizvodnju velikih količina, kuglični spojevi znatno su brži od ultrazvučnih/termozvučnih (klinastih) spojeva, čineći termozvučno kuglično spajanje dominantnom tehnologijom međusobnog povezivanja u mikroelektronici u posljednjih 50+ godina. Lijepljenje vrpcom:
Lijepljenje vrpcama, korištenjem ravnih metalnih traka, dominantno je u RF i mikrovalnoj elektronici desetljećima (vrpca pruža značajno poboljšanje u gubitku signala [skin effect] u usporedbi s tradicionalnom okruglom žicom). Male zlatne vrpce, obično do 75 µm širine i 25 µm debljine, lijepe se termozvučnim postupkom s velikim alatom za klinasto lijepljenje s ravnom površinom. Aluminijske vrpce do 2000 µm širine i 250 µm debljine također se mogu zalijepiti ultrazvučnim klinastim postupkom, kao povećan je zahtjev za međukonekcijama visoke gustoće niže petlje.

Što je zlatna žica za spajanje?

Spajanje zlatnom žicom je postupak kojim se zlatna žica pričvršćuje na dvije točke u sklopu kako bi se formirala međusobna veza ili električki vodljiva staza. Toplina, ultrazvuk i sila koriste se za formiranje točaka pričvršćivanja za zlatnu žicu. Proces stvaranja točke pričvršćivanja počinje formiranjem zlatne kuglice na vrhu alata za spajanje žice, kapilare. Ova se kuglica pritišće na zagrijanu površinu sklopa dok se alatom primjenjuje i količina sile specifična za primjenu i frekvencija od 60 kHz - 152 kHz ultrazvučnog gibanja. Nakon što se napravi prva veza, žicom će se manipulirati u strogo kontroliranom način formiranja odgovarajućeg oblika petlje za geometriju sklopa. Druga veza, koja se često naziva šavom, zatim se oblikuje na drugoj površini pritiskom žice i korištenjem stezaljke za kidanje žice na spoju.

Spajanje zlatnom žicom nudi metodu međusobnog povezivanja unutar paketa koja je visoko električki vodljiva, gotovo red veličine veća od nekih lemova. Osim toga, zlatne žice imaju visoku toleranciju na oksidaciju u usporedbi s drugim materijalima za žice i mekše su od većine, što je bitno za osjetljive površine.
Proces također može varirati ovisno o potrebama sklopa. Kod osjetljivih materijala, zlatna kuglica se može postaviti na drugo područje spajanja kako bi se stvorila jača veza i "mekša" veza kako bi se spriječilo oštećenje površine komponente. U tijesnim prostorima, jedna se kuglica može koristiti kao početna točka za dvije veze, tvoreći vezu u obliku slova "V". Kada žičano spajanje treba biti robusnije, kuglica se može staviti na vrh uboda kako bi se formirala sigurnosna veza, povećavajući stabilnost i čvrstoću žice. Mnogo različitih primjena i varijacija za spajanje žica gotovo je neograničeno i može se postići upotrebom automatiziranog softvera na Palomarovim sustavima za spajanje žicama.