Løsninger

WIRE BINDING

KUNNSKAPSBASIS FAKTAARK

Hva er Wire Bonding?

Trådbinding er metoden der en lengde av myk metalltråd med liten diameter festes til en kompatibel metalloverflate uten bruk av loddetinn, flussmiddel, og i noen tilfeller med bruk av varme over 150 grader Celsius. Myke metaller inkluderer gull (Au), kobber (Cu), sølv (Ag), aluminium (Al) og legeringer som palladium-sølv (PdAg) og andre.

Forstå trådbindingsteknikker og prosesser for mikroelektronikkmonteringsapplikasjoner.
Kilebindingsteknikker/-prosesser: bånd, termosonisk ball og ultralydsklistring
Trådbinding er metoden for å lage sammenkoblinger mellom en integrert krets (IC) eller lignende halvlederenhet og dens pakke eller ledningsramme under produksjon. Det er også ofte brukt nå for å gi elektriske tilkoblinger i litium-ion-batteripakker. Trådbinding anses generelt som den mest kostnadseffektive og fleksible av de tilgjengelige mikroelektroniske sammenkoblingsteknologiene, og brukes i de fleste halvlederpakker som produseres i dag. er flere trådbindingsteknikker, som omfatter: Termo-kompresjonstrådbinding:
Termo-kompresjonstrådbinding (som kombineres med sannsynlige overflater (vanligvis Au) sammen under en klemkraft med høye grensesnitttemperaturer, vanligvis større enn 300 °C, for å produsere en sveis), ble opprinnelig utviklet på 1950-tallet for mikroelektronikkforbindelser, men dette var raskt erstattet av Ultrasonic & Thermosonic bonding på 60-tallet som den dominerende sammenkoblingsteknologien. Termokompresjonsbinding er fortsatt i bruk for nisjeapplikasjoner i dag, men unngås generelt av produsenter på grunn av de høye (ofte skadelige) grensesnitttemperaturene som er nødvendige for å lage en vellykket binding. Ultrasonisk kiletrådbinding:
På 1960-tallet ble Ultrasonic wedge wire bonding den dominerende sammenkoblingsmetoden. Påføring av en høyfrekvent vibrasjon (via en resonanstransduser) på bindingsverktøyet med en samtidig klemkraft gjorde at aluminium- og gulltråder kunne sveises ved romtemperatur. Denne ultralydvibrasjonen hjelper til med å fjerne forurensninger (oksider, urenheter, etc.) fra bindingsoverflatene ved starten av bindingssyklusen, og med å fremme intermetallisk vekst for å videreutvikle og styrke bindingen. Typiske frekvenser for binding er 60 – 120 KHz. Ultralydkileteknikken har to hovedprosessteknologier: Stor (tung) ledningsbinding for >100 µm diameter ledninger Fin (liten) ledningsbinding for ledninger med diameter <75 µm.Eksempler på typiske ultralydbindingssykluser kan finnes her for fin wire og her for stor wire. Ultralyd kiletrådbinding bruker et spesifikt bindingsverktøy eller "kile", vanligvis konstruert av Tungsten Carbide (for aluminiumstråd) eller titankarbid (for gulltråd) avhengig av prosesskravene og tråddiametrene; keramiske kiler for forskjellige bruksområder er også tilgjengelig. Termosonic Wire Bonding:
Der tilleggsoppvarming er nødvendig (typisk for gulltråd, med bindingsgrensesnitt i området 100 – 250 °C), kalles prosessen termosonisk ledningsbinding. Dette har store fordeler i forhold til det tradisjonelle termokompresjonssystemet, ettersom det kreves mye lavere grensesnitttemperaturer (Au-binding ved romtemperatur har blitt nevnt, men i praksis er det upålitelig uten ekstra varme). Termosonic Ball Bonding:
En annen form for termosonisk trådbinding er Ball Bonding (se kulebindingssyklusen her). Denne metodikken bruker et keramisk kapillærbindingsverktøy over de tradisjonelle kiledesignene for å kombinere de beste kvalitetene innen både termokompresjon og ultralydbinding uten ulempene. Termosonisk vibrasjon sørger for at grensesnitttemperaturen forblir lav, mens den første sammenkoblingen, den termisk komprimerte kulebindingen gjør at tråden og sekundærbindingen kan plasseres i alle retninger, ikke på linje med den første bindingen, som er en begrensning i ultrasonisk ledningsbinding . For automatisk produksjon av høyt volum er kulebindere betydelig raskere enn ultralyd-/termosoniske (wedge) bondere, noe som gjør Thermosonic kulebinding til den dominerende sammenkoblingsteknologien innen mikroelektronikk de siste 50 årene. Båndbinding:
Båndbinding, ved bruk av flate metallbånd, har vært dominerende i RF- og mikrobølgeelektronikk i flere tiår (bånd gir en betydelig forbedring i signaltap [hudeffekt] kontra tradisjonell rund ledning). Små gullbånd, vanligvis opptil 75 µm brede og 25 µm tykke, limes via en termosonisk prosess med et stort flatt kilebindingsverktøy. Aluminiumsbånd opp til 2000 µm brede og 250 µm tykke kan også limes med en ultrasonisk kileprosess, som Kravet til sammenkoblinger med lavere sløyfe og høy tetthet har økt.

Hva er gullbindingstråd?

Gulltrådbinding er prosessen der gulltråd festes til to punkter i en sammenstilling for å danne en sammenkobling eller en elektrisk ledende bane. Varme, ultralyd og kraft blir alle brukt for å danne festepunktene for gulltråden. Prosessen med å lage festepunktet begynner med dannelsen av en gullkule på spissen av trådbindingsverktøyet, kapillæren. Denne ballen presses på den oppvarmede monteringsoverflaten mens det påføres både en applikasjonsspesifikk kraft og en frekvens på 60kHz - 152kHz ultralydbevegelse med verktøyet. Når den første bindingen er laget, vil ledningen bli manipulert i en tett kontrollert måte å danne den passende løkkeformen for sammenstillingens geometri. Den andre bindingen, ofte referert til som sømmen, dannes deretter på den andre overflaten ved å trykke ned med ledningen og bruke en klemme for å rive ledningen ved bindingen.

Gulltrådbinding tilbyr en sammenkoblingsmetode i pakker som er svært elektrisk ledende, nesten en størrelsesorden større enn noen loddemetaller. I tillegg har gulltråder høy oksidasjonstoleranse sammenlignet med andre trådmaterialer og er mykere enn de fleste, noe som er essensielt for sensitive overflater.
Prosessen kan også variere basert på behovene til forsamlingen. Med sensitive materialer kan en gullkule plasseres på det andre bindingsområdet for å skape både en sterkere binding og en "mykere" binding for å forhindre skade på overflaten av komponenten. Med trange mellomrom kan en enkelt ball brukes som utgangspunkt for to bindinger, og danner en "V"-formet binding. Når en trådbinding må være mer robust, kan en ball plasseres på toppen av en søm for å danne en sikkerhetsbinding, noe som øker stabiliteten og styrken til tråden. De mange forskjellige bruksområdene og variasjonene til wire bonding er nesten ubegrensede og kan oppnås ved bruk av den automatiserte programvaren på Palomars wire bond-systemer.