Hvað er Bonding Wire? Óséða hetjan áreiðanleika hálfleiðara

Sem sérfræðingur í örvinnslu- og efnisfræði eru dagar mínir fullir af djúpum tæknilegum umræðum við verkfræðinga eins og Marcus í Þýskalandi. Það eru þeir sem eru í fremstu víglínu og þrýsta á mörk þess sem er mögulegt í hálfleiðara- og rafeindaframleiðslu. Efni sem kemur upp á óvart tíðni er auðmjúkur Bonding Wire. Þessi pínulítill strengur af Málmur, oft þynnri en mannshár, er oft gleymt, en það er að öllum líkindum einn mikilvægasti þátturinn í samþættri hringrás (IC). Bilun í þessari smásjá samtengt getur gert flókið og dýrt tæki ónýtt. Þessi grein er ekki sölutilkynning; það er djúp kafa í efnisvísindi og verkfræði sem felst í því að skapa há-Áreiðanleiki Bonding Wire. Við munum kanna mismunandi efni, einstaka eiginleika þeirra og hvers vegna rétt val á vír er grundvallaratriði fyrir velgengni lokaafurðar þinnar.

Hver er grundvallartilgangur tengivírs?

Á grunnstigi þess, a Bonding Wire er mjög fínn, hár-hreinleika vír notað til að búa til Rafmagns tengingar inni í a hálfleiðari tæki. Það þjónar sem sveigjanleg brú, sem flytur kraft og merki á milli kísilsins flís (IC) og málmleiðslum í hlífðarpakkningunni. Hugsaðu um það sem taugakerfi flögunnar. Ólíkt því að nota lóðmálmur, sem felur í sér bráðnun og er ekki hægt að gera í svona fínum mælikvarða án þess að skemma viðkvæma flísina, vír tengsl er ferli í föstu formi. Sérfræðingur bindivél notar ultrasonic orka, kraftur og stundum hiti til að búa til málmsuðu, eða skuldabréf, á báðum endum vír.

Þetta pínulítið samtenging hlýtur að vera ótrúlega sterkur. Það þarf að standast vélrænt álag, hitauppstreymi og bera rafstraum án þess að skerðast yfir líftíma tækisins. Valið á vír efni, þvermál þess og sértækt efniseiginleikar allir gegna mikilvægu hlutverki við að skapa farsælan og áreiðanlegan vír skuldabréf. Hver einasta skuldabréf Verður að vera fullkominn.

Af hverju eru mismunandi gerðir af tengivír nauðsynlegar?

Það er engin "ein stærð sem passar öllum" lausn þegar kemur að því Bonding Wire. Val á efni er mikilvæg verkfræðileg ákvörðun sem knúin er áfram af sérstökum kröfum forritsins, þar á meðal kostnaði, afköstum og langtíma Áreiðanleiki. Aðalefnin þrjú sem notuð eru eru gull (Au), kopar (Cu), og áli (Al). Hver hefur sérstakt sett af eiginleikum sem gera það hentugur fyrir mismunandi gerðir af tengingum og mismunandi lokaafurðum.

Verkfræðingur verður að íhuga nokkra þætti:

• Sambandsferlið: Er það háhraði boltatengsl ferli eða nákvæmni Wedge Bond? Gull og kopar eru tilvalin fyrir boltatengsling, á meðan áli er staðall fyrir ultrasonic Wedge tengsl.
• Frammistöðukröfur: Virkar tækið á háum tíðnum eða ber mikinn straum? Kopar hefur yfirburði Rafleiðni, en Gullvír býður upp á framúrskarandi tæringarþol.
• Kostnaðarþvingun: Gullvíratenging er þroskað en dýrt ferli. Koparvír býður upp á ódýrari valkost með framúrskarandi frammistöðu, á meðan Álvír er líka mjög hagkvæmt.
• Langtímaáreiðanleiki: Hvernig mun vír hafa samskipti við Skuldabréfapúði málmvinnslu með tímanum og við vinnsluhita? Að koma í veg fyrir brothætt millimálmmyndun er lykilatriði.

Hvernig er gullvír hannaður fyrir háhraða kúlutengingu?

Gullvír er frumlegt og vel skilið Bonding Wire. Þó að það virðist einfalt, þá hreint gull notað í þessu forriti er í raun mjög hannað efni. Gull tengivír er nánast aldrei 99,99% hreint Gull. Það er viljandi "dópað" með örlitlu, stýrðu magni af öðrum þáttum til að fínstilla eiginleika þess fyrir krefjandi kúlubindingarferli.

Þessi lyfjaefni, sem geta innihaldið þætti eins og beryllíum (Vertu) eða palladíum (Pd), er bætt við af nokkrum ástæðum. Þeir hjálpa til við að stjórna kornbyggingu Málmur eins og það storknar eftir að hafa búið til Ókeypis loftkúla. Stöðug, stöðug kornbygging skiptir sköpum til að mynda sterkt og endurtekið skuldabréf. Dópefnin auka einnig hörku vír, sem hjálpar því að styðja við hreinsun lykkja móta án þess að hníga. Vel hannaður Gullvír veitir hið fullkomna jafnvægi mýktar til að búa til skuldabréf og stífni til að viðhalda lykkjumyndun. Hæfni til að mynda fullkomið, kúlulaga boltanum er einstök eign á Gullvír og er miðsvæðis í kúlubindingarferli.

Hver eru hliðstæður þess að nota kopar sem tengivír?

Koparvír hefur orðið mjög vinsæll valkostur við Gullvír, fyrst og fremst knúin áfram af verulegum kostnaðarsparnaði. Frá frammistöðusjónarmiði, kopar er frábært val. Það hefur um 40% hærra Rafleiðni og verulega betri hitaleiðni en gull. Þetta gerir það tilvalið fyrir rafmagnstæki sem þurfa að stjórna miklum straumum og dreifa hita. Hins vegar að vinna með Koparvír Kynnir einstaka viðfangsefni sem verkfræðingar verða að stjórna.

Stærsta áskorunin er oxun. Kopar myndar auðveldlega an oxíð lag þegar það verður fyrir lofti, sérstaklega við hækkað hitastig á hitahljóð tengsl. Þetta oxíð getur truflað myndun vöru skuldabréf. Til að sigrast á þessu, Vír tengingarvélar sú notkun kopar verður að starfa í óvirku umhverfi, venjulega hulið köfnunarefnisgasi. Ennfremur, kopar er miklu erfiðara en gull. Þetta þýðir hærra skuldabréf sveitir og ultrasonic orku þarf, sem eykur hættuna á að skemma viðkvæmt Kísil deyja undir Skuldabréfapúði. Til að draga úr þessu nota mörg forrit núna Palladium húðuð kopar vír. Þunnt lag af palladíum verndar kopar frá oxun og bætir skuldabréf áreiðanleika.

Hvenær er álvír besti kosturinn fyrir áreiðanleika?

Meðan gull og kopar ráða yfir boltatengsl markaður, Álvír er konungur ultrasonic fleygtenging. Þetta á sérstaklega við um aflhálfleiðara, rafeindatækni í bifreiðum og RF einingar. Aðalástæðan fyrir þessu er málmvinnslusamhæfi. The skuldabréf Pads á a hálfleiðari deyja eru nánast alltaf úr áli. Þegar þú skuldabréf An Álvír til an áli púði, þú býrð til einmálmkerfi. Þetta er í eðli sínu stöðugra og áreiðanlegra með tímanum, sérstaklega við háan hita.

Þegar a Gullvír er tengt við an áli pad, ferli í föstu formi dreifing byrjar, myndar gull-áli millimálmsambönd á viðmótinu. Sum þessara efnasambanda eru brothætt og geta leitt til skuldabréf bilanir á líftíma vörunnar, fyrirbæri sem kallast „fjólublá plága“. Með því að nota Álvír, þetta stóra bilunarkerfi er algjörlega forðast. Fyrir forrit sem krefjast hæsta stigs langtíma Áreiðanleiki, þungur þvermál Hreinn álvír tengdur í gegnum öflugt Wedge Bond er gulls ígildi. Þetta er tegund vír við sjáum oftast notað í krefjandi bíla- og iðnaði.

Hvernig hafa vélrænir eiginleikar eins og lenging og togstyrkur áhrif á vírbindinguna?

Þegar verkfræðingur fær a spóla af Bonding Wire, hinn forskrift blað mun skrá vélræna eiginleika eins og togþol styrk og lenging. Þetta eru ekki bara tölur; þær eru mikilvægar vísbendingar um hvernig vír mun haga sér á miklum hraða bindivél.

• Togstyrkur (eða brotálag): Þetta mælir kraftinn sem þarf til að brjóta vír. A. vír verður að vera nógu sterkt til að standast álagið sem fylgir tengsl ferli, þar með talið síðasta „tárið“ eftir annað skuldabréf í a Wedge Bond ferli. Hins vegar, a vír sem er of sterkt getur verið erfitt skuldabréf og gæti þurft of mikið afl.
• Lenging: Þetta mælir hversu mikið vír getur teygt áður en það brotnar, gefið upp sem hundraðshluti. Þetta er að öllum líkindum mikilvægari þátturinn. A vír með góðu lenging er sveigjanlegri og fyrirgefnari á meðan skuldabréf myndun. Það er líka nauðsynlegt til að búa til stöðugar, stöðugar lykkjur. A vír með lágu lenging er brothætt og getur leitt til sprungna á hælnum skuldabréf, meðan a vír með of háum lenging getur verið of mjúkt, sem leiðir til lykkja lafandi eða vírsveifla. The lenging er vandlega stjórnað á meðan vír framleiðsluferli með blöndu af teikningu og glæðaí skrefum.

Hvað gerir "dópun" tengivír í raun til að bæta árangur hans?

„Doping“ er ferlið við að bæta mjög litlu, mjög stýrðu magni af öðrum þáttum í prófkjörið Málmur til að auka eiginleika þess. Við erum að tala um hlutum á milljón (ppm). Þetta er ekki bara einfalt ál; það eru nákvæm vísindi. Tilgangur þessara lyfjaefna er að vinna með málmvinnslubyggingu vír.

Til dæmis, í Gullvír, hjálpar til við að betrumbæta kornbygginguna. Í sinni hreinu mynd er Málmur hefur stór, mjúk korn. Með því að bæta við dópefnum myndast kjarnastaði, sem leiðir til fínni og einsleitari kornabyggingar. Þetta gerir vír sterkari og, mikilvægara, tryggir að hita-áhrifasvæði fyrir ofan boltanum eftir boltamyndun er sterkur og stöðugur. Þetta kemur í veg fyrir sameiginlegt galla þekktur sem „hitaáhrifasvæði (HAZ) sag,“ sem getur valdið vír að stytta við brún teningsins. Á sama hátt, í Álvír, bætir við 1% Kísil styrkir verulega vír og kemur í veg fyrir að það sé of mjúkt, sem er mikilvægt fyrir ultrasonic fleygtenging. Ákvörðun um að dóp a vír er alltaf jafnvægi til að ná tilætluðum vélrænni eiginleika vírsins.

Hvernig tryggir þú gæði og áreiðanleika spólu af tengivír?

Fyrir verkfræðing eins og Marcus er samkvæmni allt. Ferli sem virkar fullkomlega með einum spóla af vír hlýtur að virka jafn vel með því næsta. Gæðaeftirlitið fyrir Bonding Wire er því ótrúlega ströng. Byrjað er á hráefninu sem verður að vera af hæstu hreinleika (t.d. 99,99% eða "4N" hreinleiki).

Alla teikningu og glæðaing ferli, the Þvermál vírs verður að halda innan ótrúlega þröngra vikmarka. Jafnvel örlítið afbrigði getur haft áhrif á Breytingarstærðir og leiða til ósamræmis niðurstöðu. Úrslitaleikurinn vír er síðan sett í rafhlöðu prófana samkvæmt stöðlum eins og ASTM prófunaraðferð F72. Þetta felur í sér að mæla brothleðslu þess og lenging. The yfirborð af vír verður einnig að vera óspilltur, laus við mengun eða rispur sem gætu truflað skuldabréf. Að lokum, the vír er vafið á sérhannaða spóla undir stýrðri spennu til að koma í veg fyrir vélrænan skemmd. Rétt geymsla og meðhöndlun er einnig mikilvægt, sem og að fylgjast með ráðleggingum geymsluþol. The Skuldabréf gæði er bein spegilmynd af gæðum vír.

Hverjar eru algengar bilunarstillingar sem tengjast sjálfum tengivírnum?

Þegar a vír skuldabréf mistekst, the vír sjálft getur verið undirrótin. Að skilja þessar bilanir er lykillinn að úrræðaleit ferli.

• Vírsag/sveifla: The vír lykkja aflagast og snertir aðliggjandi vír eða brún teningsins, sem veldur skammhlaupi. Þetta er oft vegna þess vír vera of mjúkur (óviðeigandi ál eða glæðaing).
• Hælsprunga: Sprunga myndast neðst á Wedge skuldabréf. Þetta getur stafað af a vír sem er of brothætt (lágt lenging) eða með of mikilli aflögun meðan á skuldabréf.
• Bond Lyfta: The skuldabréf tekst ekki að standa. Þó að oft sé um breytuvandamál að ræða, getur það stafað af mengun á vír yfirborð.
• Brotinn vír í HAZ: Í a boltatengsl, hinn vír brotnar rétt fyrir ofan boltanum. Þetta bendir til óviðeigandi stjórnaðrar kornbyggingar í vírhitaáhrifasvæðisins.

Þessi mál undirstrika hvers vegna djúpt samstarf milli framleiðanda tækisins og vír birgir er svo mikilvægur. Oft, að leysa flókið tengsl vandamál krefst samvinnugreiningar á bæði tengsl ferli og vírefnisfræði. Við hjálpum oft viðskiptavinum okkar sem nota okkar sjálfvirkir vírbindingar að greina og leysa einmitt þessi mál.

Hvernig eykur rétt vírval áreiðanleika tækja til lengri tíma litið?

Val á Bonding Wire hefur mikil áhrif til lengri tíma litið Áreiðanleiki af an samþætt hringrás. Upphafsstafurinn skuldabréf gæði er bara byrjun sögunnar. The vír og þess skuldabréf verður að lifa af margra ára rekstur í oft erfiðu umhverfi. Hið rétta Efnisval skiptir sköpum til að koma í veg fyrir bilanir sem koma aðeins fram eftir þúsundir klukkustunda af hitauppstreymi.

Eins og getið er, með því að nota Álvír á áli púðar útiloka hættuna á brothættu gulli-áli millimálmi. Fyrir Koparvír, með því að nota a palladíum húðun getur komið í veg fyrir oxun og tryggt stöðugleika skuldabréf. The núverandi burðargetu af vír verður líka að koma til greina. Með því að nota a vír með ófullnægjandi Þvermál vírs því straumurinn sem hann þarf að bera mun valda því að hann ofhitnar, flýtir fyrir öldrun og getur hugsanlega leitt til bilunar. Hitastækkunin Stuðull af vír miðað við restina af pakkningunni er annar þáttur sem verður að vera tekið tillit til. Hægri Bonding Wire er ekki bara hluti; það er grunnþáttur í hönnun tækisins Áreiðanleiki.