در Dongxin Electronic Technology، گفتگوهای من با مهندسان دقیقی مانند مارکوس از آلمان اغلب به اساسی ترین فرآیندها در نیمه هادی تولید. ما فقط قطعات را نمی فروشیم. ما راه حل هایی برای چالش های ساخت میکرو ارائه می دهیم. یکی از مهم ترین آنها ایجاد هزاران میکروسکوپی است اتصالات الکتریکی داخل مدارهای مجتمع (ICS) و ماژول های قدرت. در حالی که چندین روش وجود دارد، گوه وثیقه به دلیل قابلیت های منحصر به فرد خود متمایز است. این مقاله برای مهندس فرآیند است که نیاز دارد نه فقط بفهمد که یک گوه وثیقه است، اما چرا برتر است تکنیک برای کاربردهای خاص و سخت ما پیچیدگی های آن را بررسی خواهیم کرد سیم روند اتصال، آن را با جایگزین رایج آن مقایسه کنید و نحوه تسلط بر آن را توضیح دهید وثیقه کلید دستیابی به نهایت است قابلیت اطمینان در مدرن الکترونیک.
فرآیند پیوند سیم اساساً چیست؟
سیم پیوند پرکاربردترین روش برای ایجاد اتصالات بین الف است نیمه هادی بمیر ( تراشه) و آن بسته بندی سرنخ یا بین چند تراشه در یک واحد بسته بندی. هدف ایجاد یک جامد و قابل اعتماد است برق مسیر برای سیگنال های الکتریکی و قدرت آن را به عنوان سیم کشی میکروسکوپی در نظر بگیرید. خیلی خوبه سیم اتصال دهنده، به طور معمول از الومینیوم (ال) یا طلا (طلا) در دو نقطه متصل است: اول به دای لنگه و دوم به بستر یا قاب سرب.
این اتصال با لحیم کاری ساخته نمی شود. در عوض، این یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که از ترکیبی از نیرو استفاده می کند. انرژی ماوراءناونی، و گاهی اوقات گرما برای ایجاد یک متالورژیک جوش. نتیجه دائمی است وثیقه که هم از نظر مکانیکی قوی و هم از نظر الکتریکی سالم است. دو تکنیک اصلی برای دستیابی به این امر وجود دارد وثیقه: توپ پیوند وت گوه پیوندبشر هر یک تکنیک متفاوت استفاده می کند ابزار و فرآیند تشکیل اولیه وثیقه، منجر به مزایا و کاربردهای متمایز می شود. درک چگونگی تشکیل یک کالا وثیقه برای دستگاه ضروری است قابلیت اطمینان.
چگونه یک پیوند گوه با یک پیوند توپی متفاوت است؟
در حالی که هر دو روش ایجاد یک سیم وثیقه، رویکرد و نتایج آنها کاملاً متفاوت است. بارزترین تمایز، شکل اولی است وثیقهبشر بوها توپ پیوند دهنده از a استفاده می کند مویرگی ابزار و انتهای آن را ذوب می کند سیم با شعله یا جرقه الکترونیکی برای تشکیل یک کوچک توپبشر این توپ سپس بر روی فشار داده می شود لنگه برای ایجاد اولیه وثیقهبشر بوها گوه پیوند دهندهاز طرف دیگر از a استفاده می کند ابزار گوه برای فشار دادن سیم مستقیماً در برابر سطح بدون اینکه آن را ذوب کنید، یک حالت صاف و بخیه مانند ایجاد کنید وثیقه.
این تفاوت اساسی منجر به چندین تمایز کلیدی در یک فرآیند می شود مهندس باید در هنگام انتخاب a پیوند روش
| نشان | گوه باند | باند توپ |
| شکل اول باند | بخیه / هلال | گرد توپ |
| مواد سیم اولیه | آلومینیوم (ال) مس (مس) | طلا (طلا) مس (مس) |
| دمای اتصال | قابل انجام در دمای اتاق | به طور معمول نیاز دارد گرما (ترموسونیک) |
| نمایه حلقه | کم، سازگار ارتفاع حلقه | بالاتر حلقه نمایه به دلیل توپ |
| جهت پیوند | جهت دار (ابزار باید با وثیقه پد) | همه جهته (سریع و انعطاف پذیر) |
| قابلیت Fine Pitch | عالی، به عنوان وثیقه باریکتر است | خوب است، اما محدود به توپ اندازه |
در نهایت، الف گوه وثیقه اغلب برای برنامههایی که نیاز به پروفایلهای کم، عملکرد فرکانس بالا، یا موارد استفاده از آن دارند، ترجیح داده میشود گرما باید اجتناب شود. را توپ وثیقه به طور کلی برای استاندارد سریعتر و انعطاف پذیرتر است ICS بسته بندی انتخاب کدام وثیقه استفاده به طور کامل به نیازهای خاص الکترونیک بستگی دارد ماژول.
مکانیک گام به گام ساخت پیوند گوه چیست؟
در گوه وثیقه یک رقص دقیق و دو مرحله ای بین پیوند دهنده، ابزار، و سیم. این فرآیند، در حالی که در سطح اتمی پیچیده است، می تواند به یک توالی واضح تقسیم شود.
- اولین تشکیل باند: پیوند دهنده's ابزار، دقیقا ماشین کاری شده گوه، موقعیت می دهد سیم بیش از اولی لنگه (معمولا در نیمه هادی بمیر). را گوه را فشار می دهد سیم با یک نیروی خاص به طور همزمان، الف مبدل فرکانس بالا اعمال می شود انرژی ماوراءناونی. این شستشو ارتعاش سطح را پاک می کند اکسید لایه ها و باعث می شود سیم به صورت پلاستیکی تغییر شکل دادن و یک متالورژیک قوی را تشکیل می دهند وثیقه با پد این اول وثیقه پایه و اساس کل اتصال است.
- تشکیل حلقه: بعد از اولی وثیقه کامل است، پیوند دهنده حرکت می کند گوه ابزار در یک مسیر از پیش برنامه ریزی شده به سمت دوم نقطه اتصال (روی بستر یا قاب سرب). این حرکت شکل می دهد سیم به یک خاص حلقه با ارتفاع و شکل کنترل شده، که برای عملکرد و جلوگیری از اتصال کوتاه حیاتی است.
- پیوند و پارگی دوم: در مکان دوم، گوه دوباره فرود می آید و a را ایجاد می کند پیوند دوم با استفاده از همان اصول نیرو و انرژی ماوراءناونی. بلافاصله پس از این پیوند دوم تشکیل شده است، الف گیره را نگه می دارد سیم در محل در حالی که ابزار به سمت بالا حرکت می کند، پاره می کند سیم در پاشنه پا وثیقه. این را ترک می کند پیوند دهنده آماده برای شروع بعدی سیم وثیقه چرخه این کل فرآیند اتصال سیم برای یک مجرد وثیقه در میلی ثانیه اتفاق می افتد
چرا مواد سیم باندینگ برای یک اتصال خوب بسیار مهم است؟
در سیم اتصال دهنده فقط یک هادی نیست. این یک جزء مهندسی حیاتی است که خواص آن به طور مستقیم بر کیفیت و قابلیت اطمینان از وثیقه. رایج ترین مواد برای گوه پیوند است ، الومینیوم سیم، اغلب با مقدار کمی سیلیکون (1% Si) آلیاژ می شود تا سختی مناسبی به آن بدهد و وثیقه ویژگی ها ال سیم ایده آل است زیرا یک اولتراسونیک بسیار قوی و قابل اعتماد را تشکیل می دهد جوش در دمای اتاق. همچنین در هنگام اتصال به آن کمتر مستعد تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده است الومینیوم پد بر روی تراشه، یک بلندمدت عمده قابلیت اطمینان نگرانی
مس سیم نیز محبوبیت برای گوه پیوند به دلیل برتری آن برق وت گرمی هدایت با این حال، مس سخت تر از الومینیوم و متفاوت نیاز دارد وثیقه پارامترها و گاهی اوقات کنترل شده تر، بی اثر محیط زیست برای جلوگیری از اکسیداسیون در طول وثیقه فرآیند انتخاب بین ال وت مس به الزامات عملکرد برنامه در مقابل پیچیدگی اضافه شده در برنامه بستگی دارد تولید روند در سیم باید سازگار باشد قطر و مواد دارایی برای اطمینان از تکرارپذیری وثیقه.
نقش حیاتی ابزار گوه در این فرآیند چیست؟
در گوه خود قلب است گوه وثیقه فرآیند آن است ابزار که نیرو را منتقل می کند و انرژی ماوراءناونی از پیوند دهنده به سیم. کیفیت این کوچک، مهندسی دقیق جزء برای دستیابی به یک خوب مهم است وثیقه. ضعیف ساخته شده گوه می تواند منجر به انبوهی از مشکلات، از ناسازگاری شود وثیقه تشکیل به آسیب رساندن به ظریف لنگه در تراشه.
در Dongxin، ما در ساخت این ابزارهای حیاتی تخصص داریم. یک با کیفیت بالا گوه باید داشته باشد:
- هندسه دقیق: شکل از گوه نوک، از جمله ابعاد، زوایای آن، و سوراخ برای سیم، باید کامل به درستی باشد تغییر شکل دادن را سیم و قوی تشکیل دهند وثیقه.
- مواد برترآنها معمولاً از کاربید تنگستن به دلیل سختی و مقاومت در برابر سایش بسیار ساخته می شوند و عمر عملیاتی طولانی و پایداری را تضمین می کنند. وثیقه روند
- پایان سطحی بی عیب و نقص: سطح از گوه که با سیم برای جلوگیری از چسبندگی و اطمینان از تمیز بودن باید فوق العاده صاف باشد وثیقه و پاره کردن
مهندسي مانند ماركوس مي داند كه كل هزينه مالكيت براي a گوه قیمت خرید آن نیست، اما قابلیت اطمینان و عملکرد آن را قادر می سازد. یک با کیفیت بالا گوه یک سرمایه گذاری کوچک است که از سرمایه بسیار بزرگتر محافظت می کند. به همین دلیل یک عرف است ابزار اتصال گوه اغلب برای برنامه های تخصصی مورد نیاز است.
چگونه کنترل دما بر کیفیت اتصال سیم تأثیر می گذارد؟
دما یک بحرانی است پارامتر در سیم پیوند، و مقدار گرما استفاده شده نوع آن را مشخص می کند پیوند.
- پیوند ماوراءری: این یک مزیت کلیدی است گوه وثیقهبشر این تکنیک قابل اجرا در دمای اتاق، فقط با استفاده از مکانیکی نیرو و فرکانس بالا ارتعاش. این برای دستگاه های حساس به دما در هنگام استفاده ایده آل است گرما می تواند به قطعه آسیب برساند.
- اتصال دماسنج: این بزرگتر تکنیک متکی است گرما (معمولاً 150 درجه سانتیگراد - 350 درجه سانتیگراد) و به تنهایی مجبور به ایجاد a وثیقه از طریق حالت جامد انتشار. استفاده نمی کند انرژی ماوراءناونی.
- اتصال ترموسونی: این رایج ترین روشی است که برای آن استفاده می شود توپ پیوند. این هر سه عنصر را ترکیب می کند: گرما، زور و انرژی ماوراءناونی. اضافه شده است گرمی انرژی مواد را نرم می کند و باعث می شود که سریعتر و قوی تر شوند وثیقه در سطوح نیرو و توان کمتر
برای گوه پیوند، داشتن توانایی وثیقه بدون گرما انعطاف پذیری قابل توجهی را فراهم می کند. با این حال، برای برخی از مواد مانند مس سیم، اضافه کردن مقدار متوسطی از گرما می تواند بهبود بخشد وثیقه کیفیت مناسب دما کنترل کنید بنابراین یک جنبه کلیدی از بهینه سازی است سیم وثیقه برای هر برنامه داده شده
برای کدام کاربردها، Wedge Bond تکنیک ارجح است؟
در حالی که توپ پیوند یک اسب کار همه کاره است، چندین منطقه با عملکرد بالا وجود دارد که در آن ویژگی های منحصر به فرد وجود دارد گوه وثیقه آن را به بهترین یا حتی تنها انتخاب تبدیل کنید. گوه پیوند ترجیح داده می شود در این سناریوها:
- دستگاه های RF و مایکروویو: در فرکانس بالا، شکل و طول سیم می تواند به عنوان یک سلف عمل کند و بر عملکرد مدار تأثیر بگذارد. پایین، مسطح حلقه و هندسه دقیق الف گوه وثیقه بسیار قابل کنترل تر و قابل پیش بینی تر هستند که آن را برای آن ضروری می کند RF ICS.
- الکترونیک قدرت: دستگاه هایی مانند IGBT و MOSFET جریان های بالایی دارند و باید به میزان قابل توجهی از بین بروند گرما. یک سنگین-قطر الومینیوم گوه وثیقه ظرفیت حمل جریان عالی را فراهم می کند و قابلیت اطمینان در دمای بالا، جایی که یک طلا توپ وثیقه می تواند شکننده شود
- برنامه های کاربردی Fine Pitch: همانطور که چیپس ها متراکم تر می شوند، فضای بین وثیقه پدها منقبض می شوند. برخلاف باندینگ توپ، جایی که دور توپ حداقل فاصله را دیکته می کند (زمین)، دوخت باریک و خطی a گوه وثیقه اجازه می دهد برای فاصله بسیار تنگ تر.
- اجزای حساس به دما: برای حسگرها یا دستگاه های نوری که نمی توانند آن را تحمل کنند گرما برای ترموسونیک مورد نیاز است توپ وثیقه، توانایی انجام اولتراسونیک با کیفیت بالا گوه وثیقه در دمای اتاق یک مزیت حیاتی است را گوه وثیقه نیز بسیار رایج است در دستگاه های پیوند دهنده IGBT.
پارامترهای کلیدی برای کنترل برای پیوند کامل چیست؟
دستیابی به بازدهی قابل تکرار و بازدهی بالا گوه وثیقه دقیق نیاز دارد کنترل کنید بالای کلید پیوند پارامترها این چهار پارامتر "دستور العمل" یک کالا را تشکیل می دهند وثیقه:
- زور: مقدار نیروی گیره اعمال شده توسط گوه به سیمبشر نیروی خیلی کم منجر به ضعف می شود وثیقه؛ بیش از حد می تواند به لنگه یا قالب زیر
- قدرت اولتراسونیک: شدت عمل مافوق صوت. این انرژی برای شکستن نیاز است اکسید لایه ها و ایجاد کنید جوش، اما قدرت بیش از حد می تواند باعث شود وثیقه بیش از حد لاغر و ضعیف شدن
- زمان: مدت زمانی که نیرو و توان اولتراسونیک اعمال می شود. این باید به اندازه کافی طولانی باشد تا کامل شود وثیقه اما به اندازه کافی کوتاه برای به حداکثر رساندن توان.
- دما: در حالی که اغلب در دمای اتاق، برای برخی از برنامه ها، بالا بردن بستر دما می تواند سایر پارامترهای مورد نیاز را کاهش داده و بهبود بخشد وثیقه.
یافتن پنجره فرآیند بهینه برای این پارامترها یک کار اصلی برای a است سیم پیوند مهندس. این نیاز به آزمایش و درک عمیق از مواد و تجهیزات، مانند ما دارد باندر اتوماتیک سیم آلومینیومی ضخیم.
آیا باند گوه ای می تواند شکست بخورد و دلایل آن چیست؟
بله، مانند هر تولید فرآیند، الف گوه وثیقه می تواند شکست بخورد. درک حالت های خرابی برای عیب یابی و بهبود فرآیند بسیار مهم است. خرابی های رایج عبارتند از:
- باند لیفت: وثیقه کاملا از لنگه. این اغلب به دلیل آلودگی روی آن ایجاد می شود سطح یا نادرست وثیقه پارامترها (به عنوان مثال، قدرت یا نیروی اولتراسونیک ناکافی).
- ترک پاشنه: شکافی در سیم در "پاشنه" از وثیقه، کجا سیم خارج می شود وثیقه. این یک نقطه تمرکز تنش است و می تواند ناشی از تیز بودن بیش از حد باشد گوه ابزار یا بیش از حد مکانیکی تغییر شکل در طول وثیقه.
- آسیب پد: نیرو و انرژی مافوق صوت شکاف یا دهانه لنگه یا لایه های سیلیکونی زیر آن. این یک شکست فاجعه بار است که اغلب به دلیل بیش از حد ایجاد می شود پیوند زور
- تشکیل باند ناسازگار: اندازه و شکل وثیقه از یکی متفاوت است وثیقه به بعدی این می تواند به دلیل فرسودگی باشد گوه، ناسازگار سیم کیفیت، یا مشکلی در پیوند دهنده خود
جلوگیری از این خرابی ها نیازمند فرآیند دقیق است کنترل کنید، مواد مصرفی با کیفیت بالا مانند گوه وت سیمو نگهداری معمولی از پیوند تجهیزات استحکام از وثیقه هدف نهایی است
Dongxin چگونه از مهندسان در تسلط بر Wedge Bond پشتیبانی می کند؟
تسلط گوه وثیقه سفری برای بهبود مستمر است و ما خود را در آن سفر شریک می بینیم. برای یک مهندس مانند مارکوس، پشتیبانی از یک تامین کننده بسیار فراتر از ارسال یک محصول است. ما تخصص فنی را برای کمک به حل سخت ترین ها ارائه می دهیم پیوند چالش ها
پشتیبانی ما شامل:
- طراحی ابزار سفارشی: ما به طور مستقیم با مهندسان برای طراحی و ساخت یک سفارشی کار می کنیم گوه با هندسه دقیق مورد نیاز برای کاربرد خاص آنها، خواه برای بسیار ظریف باشد زمین یا سنگین قطر سیم.
- تخصص علم مواد: ما به مشتریان خود در انتخاب مناسب کمک می کنیم سیم و تعاملات مادی را درک کنید وثیقه رابط کاربری برای اطمینان طولانی مدت قابلیت اطمینان.
- مشاوره بهینه سازی فرآیند: تیم ما تجربه عمیقی در این زمینه دارد سیم روند اتصال. ما می توانیم به عیب یابی خرابی ها، بهینه سازی پارامترها و بهبود بازده کمک کنیم. ما درک می کنیم که برای شکل دادن کامل چه چیزی لازم است وثیقه.
هدف ما این است که بیش از یک تامین کننده باشیم. هدف ما این است که یک منبع فنی باشیم که مهندسان را قادر می سازد تا مرزهای آنچه را که با گوه وثیقه. یک خوب وثیقه شروع یک محصول عالی است
