Inžinieriaus laidų surišimo mašinų vadovas ir tobulas vielos jungtis

Vykdydamas „Dongxin Electronic Technology“, aš dažnai kalbuosi su vyresniaisiais procesų inžinieriais, tokiais kaip Marcus Vokietijoje ar pirmaujančiomis mokslinių tyrimų ir plėtros komandomis Pietų Korėjoje. Mūsų diskusijos retai būna paviršutiniškos; Jie pasineria į mikroskopinį pasaulį puslaidininkis Pakuotė, kur vienas, ydingas ryšys, mažesnis už žmogaus plaukus, gali padaryti milijono dolerių vertės prietaisą. Šiuolaikinio patikimumas Elektronika yra paremtas tobulumu vielos jungtis. Tai nėra vien tik dviejų taškų sujungimas; Tai yra tvirto, kietojo kūno sukūrimas suvirinimas Tai ilgus metus išliks reikalaujančiomis sąlygomis. Šis straipsnis skirtas kruopščiam inžinieriui, kuris supranta, kad jų galutinio produkto našumas priklauso nuo kiekvienos kokybės kokybės sujungimas. Mes peržengsime pagrindus tyrinėti vielos surišimo mašinos, kritiniai pasirinkimai vielos medžiaga, ir tobulai valdanti fizika vielos jungtis.

Koks iš esmės yra vielos surišimo procesas?

Iš esmės, Vielos surišimas yra procesas kurti Elektros jungtys naudojant Puikūs laidai susieti a Puslaidininkinis įrenginys, kaip integruota grandinė (IC), į savo pakuotę arba substratas, pvz., spausdintos plokštės (PCB). Tai yra labiausiai naudojamas elektrinis būdas gaminti sujungimass Mikroelektronika Pramonė dėl savo lankstumo ir ekonominio efektyvumo. Tikslas yra ne tik užmegzti fizinį kontaktą, bet ir suformuoti tikrą, kietojo kūno suvirinimas kiekviename viela.

Tai Metalurginis ryšys Užtikrina vientisą elektrinių signalų ir šilumos kelią, kuris yra gyvybiškai svarbus prietaiso veikimui ir ilgaamžiškumui. Skirtingai nuo tradicinio suvirinimo, vielos surišimo procesas dažnai atsiranda mikroskopiniu mastu, tvarkant a viela Tai gali būti daug kartų plonesnė už žmogaus plaukus. Tai kokybė vielos jungtis yra pagrindas, kuriuo daug nesuskaičiuojama patikimumas Elektroniniai komponentai yra pastatytas. Kiekvienas viela Turi būti tobulai išdėstytas ir surištas, kad būtų užtikrintas nepriekaištingas ryšys.

Kokie yra pagrindiniai vielos surišimo būdai?

Nors tikslas visada yra tvirtas suvirinimas, yra keli vielos surišimo būdai naudojamas tam pasiekti. Metodo pasirinkimas priklauso nuo medžiagų, taikymo ir išlaidų aspektų. Trys pagrindiniai metodai yra šie:

1. Termokompresijos surišimas: Šis originalas Ryšių metodas priklauso nuo paprasto, bet efektyvaus derinio Šiluma ir slėgis. Šildomas įrankis paspaudžia jungimosi viela prieš įkaitintą substratas arba obligacijų padas. Jėgos ir šiluminės energijos derinys sukelia viela ir padėklas išsisklaidyti vienas prie kito, sukuriant stiprią obligacija. Jis yra švarus ir patikimas, tačiau gali būti lėtas, o didelė šiluma netinkama kai kuriems jautriems komponentams.

2. Ultragarsinis ryšys: Ši technika yra šaltas procesas, kuris yra pagrindinis jos pranašumas. Jis naudoja įrankį, kuris vibruoja aukštu dažniu (paprastai 20–60 kHz) viela prieš obligacijų padas. Tai naudojama ultragarsinė energija Norėdami suskaidyti paviršiaus oksidus ir sukurti kietojo kūno suvirinimas per trintį ir plastinę deformaciją. Tai idealiai tinka šilumai jautriems prietaisams ir yra standartas aliuminio viela surišimas.

3. Termoroninis ryšys: Šiuolaikinis pramonės arklys, šis metodas sujungia geriausius iš abiejų pasaulių. Jis naudoja šiluma ir ultragarsinė energija tuo pačiu metu. substratas yra kaitinamas (paprastai iki maždaug 150 ° C), o tai sušvelnina medžiagas ir palengvina klijavimo procesą. Tada, pulsas Ultragarsinė energija yra taikoma baigti Metalurginis ryšys. Šis metodas yra greitas, patikimas ir sukuria labai stiprią vielos jungtis, todėl tai yra dominuojanti technika Auksinės vielos surišimas į Didelės apimties gamyba.

Ar kritinis yra medžiagų pasirinkimas surišimo viela?

The Medžiagos pasirinkimas už jungimosi viela yra vienas kritiškiausių sprendimų visame gamybos procesas. vielos medžiaga tiesiogiai daro įtaką obligacija' Elektros savybės, Mechaninės savybės, patikimumas ir kaina. Naudojamos pagrindinės medžiagos yra:

• Auksas (Au): Dešimtmečius auksas buvo pramonės standartas vielos surišimas. Jis yra ypač atsparus korozijai, labai elastingam ir puikiai tinka Elektrinis laidumas. Jos minkštumas leidžia lengvai suformuoti a Ball Bond. Tačiau aukštumas aukso kaina paskatino pramonę ieškoti alternatyvų. Kitas rūpestis yra trapiųjų Auksinio aliuminio tarpmetaliniai (dažnai vadinamas „purpuriniu maras“), kai siejasi su aliuminio trinkelėmis, o tai gali sukelti ilgalaikį Patikimumo klausimai Jei netinkamai valdoma.
• Vario (Cu): Vario viela tapo populiaria aukso alternatyva. Tai siūlo pranašesnį elektrinis ir šilumos laidumas ir yra daug daugiau ekonomiškai efektyvus. Tačiau varis yra sunkesnis nei auksas, o tai gali padaryti žalos krateriui dėl jautrios Silicis obligacijų padas jei Ryšių parametrai nėra tobulai kontroliuojami. Jis taip pat yra jautrus oksidacijai, todėl ryšių proceso metu reikia inertinės atmosferos.
• Aliuminis (Al): Aliuminio viela yra plačiai naudojamas pleišto jungtisypač maitinimo įrenginiuose ir automobilių programose. Jis yra labai prieinamas ir yra stabilus obligacija su aliuminio pagalvėlėmis, venkite problemų Auksas ir aliuminis. Pagrindiniai jo trūkumai yra mažesni Laidumas ir stiprumas, palyginti su auksu ar vario.
• Sidabras (AG): Sidabriniai laidai yra kylanti galimybė, siūlanti Laidumas Dar geriau nei auksas už mažesnę kainą. Tęsiami tyrimai, siekiant visiškai apibūdinti jų ilgalaikį patikimumą.

„Dongxin“ tiekiame daugybę didelio grynumo medžiagų, įskaitant Grynas aliuminio viela, nes mes suprantame, kad turėti teisę viela yra pirmasis žingsnis siekiant tobulos vielos jungtis.

Kokį vaidmenį vielos skersmuo vaidina patikimoje vielos jungtyje?

The vielos skersmuo yra pagrindinis parametras, kuris diktuoja elektrines ir mechanines savybes sujungimas. Pasirinkimas skersmuo yra kompromisas tarp veiklos reikalavimų ir fizinių suvaržymų.

A Plona viela (paprastai su a skersmuo nuo 15 iki 75 mikronų) naudojamas signalo jungimams Mikroelektronika, kur yra aukščiausia erdvė. Šie Puikūs laidai yra būtini Puikus žingsnis paraiškos, leidžiančios tūkstančiams jungčių viename Puslaidininkinis įrenginys. Iššūkis su a Plona viela užtikrina, kad jo pakaktų obligacijų stiprumas ir gali nešiotis reikiamą srovę neperkaitindami.

Ir atvirkščiai, storas viela klijavimas (naudojant Skersmens laidai nuo 100 iki 500 mikronų) naudojamas elektronikoje „Power Electronics“ ir automobilių moduliuose. Tai didesnis skersmuo viela gali valdyti aukštas sroves ir užtikrinti daug stipresnį, tvirtesnį Mechaninės savybės. vielos surišimo mašinos Dėl storo viela turi sugebėti pritaikyti žymiai daugiau jėgos ir Ultragarsinė energija Norėdami suformuoti tinkamą suvirinimas. Pasirinkus tinkamą vielos skersmuo yra esminis žingsnis kuriant patikimą vielos jungtis strategija.

Kaip šiuolaikinės vielos surišimo mašinos pasiekia tokį aukštą tikslumą?

Modernus vielos surišimo mašinos yra „Mechatronic Engineering“ stebuklai. Tai nėra paprasti įrankiai, bet labai sudėtingos robotinės sistemos, skirtos greičio ir submikrono tikslumui. Jų tikslumas kyla iš kelių pagrindinių technologijų integracijos:

• Išplėstinė robotika: Didelės spartos „X-Y-Z“ judesio sistemos gali išdėstyti ryšių įrankį per teisingą obligacijų padas su neįtikėtinu greičiu ir pakartojamumu.
• Mašinos vizija: Aukštos skiriamosios gebos kameros ir modelio atpažinimo programinė įranga Nustatykite tikslią vietą obligacijų padass Silicis mirti ir substratas. Ši sistema automatiškai kompensuoja bet kokį nedidelį įrenginio poslinkį, užtikrinant viela yra tiksliai pritvirtintas kiekvieną kartą.
• Tiksli jėga ir energijos valdymas: The suvirinimo mašinaŠerdis yra jos sugebėjimas tiksliai kontroliuoti jėgos kiekį, Ultragarsinė energija, ir šiluma. Šie Ryšių parametrai yra programuojami ir gali būti koreguojami realiuoju laiku, kad būtų užtikrintas tobulas obligacija už kiekvieną viela.
• Realaus laiko proceso stebėjimas: Išplėstiniai jutikliai stebi vielos surišimo procesas, aptikti anomalijas, kurios galėtų reikšti silpną obligacija. Tai leidžia nedelsiant pataisyti ir užtikrina aukštos kokybės išvestį.

Mašinos, tokios kaip mūsų IGBT jungčių mašina yra specialiai sukurtos tvarkyti griežtus galios reikalavimus puslaidininkis Gamyba, integruojant šias technologijas, kad būtų galima sukurti patikimiausią vielos jungtiss.

Kuo skiriasi pirmoji ir antroji obligacija?

The vielos surišimo procesas apima ryšio sukūrimą su dviem skirtingais taškais: Pirmasis ryšys ir antrasis obligacija.

The Pirmasis ryšys yra pagamintas tiesiai ant obligacijų padas iš puslaidininkis mirti (IC). Tai yra kritiškesnis ir sudėtingesnis iš jų, kaip pagrindiniai Silicis yra trapus ir gali būti lengvai pažeistas. Auksui viela surišimas, The Pirmasis ryšys paprastai yra a Ball Bond. Elektrinė kibirkštis tirpsta vielos pabaiga suformuoti mažą sferą, kuri vėliau yra sujungta su padėkliuku.

The antrasis obligacija yra pagamintas ant švino rėmo arba substratas Tai jungia štampą su likusia pakuote arba PCB. Šis taikinys paprastai yra mažiau jautrus nei štampas. Raminant kamuolį antrasis obligacija yra pleišto formos „dygsnis“ obligacija. Po to obligacija yra suformuotas, The viela yra užspaustas ir suplėšytas, kad pradėtų ciklą kitam viela. Aliuminyje viela surišimas, abu Pirmasis ryšys ir antrasis obligacija yra pleišto jungtisS, sukurta naudojant pleišto formos įrankį, nesudarant rutulio. Abiejų Pirmasis ryšys ir antrasis obligacija yra būtina sėkmingai sujungimas.

Kodėl stiprus metalurgijos suvirinimas yra toks svarbus?

Pasiekti tiesą Metalurginis ryšys yra pagrindinis tikslas vielos jungtis procesas. Iš esmės tai skiriasi nuo paprasto šalto suvirinimo ar trinties. A Metalurginis ryšys yra interatominis ryšys, kuriame atomai iš viela ir obligacijų padas Dalinkitės elektronais, sukurdami vieną, ištisinę metalinę struktūrą. Šio tipo suvirinimas yra labai svarbus dėl dviejų pagrindinių priežasčių:

1. Elektros veikimas: Tobulas Metalurginis ryšys siūlo mažiausią įmanomą elektros atsparumą. Vargšas suvirinimas Gali sukurti didelio atsparumo sąsają, kuri sukuria šilumą, pablogina signalo vientisumą ir galiausiai gali sukelti prietaiso gedimą.
2. Ilgalaikis patikimumas: Stiprus suvirinimas yra būtinas norint išgyventi stresą šiluminis Dviračių sportas. Kai prietaisas įkaista ir atvėsta, medžiagos plečiasi ir susitraukia skirtingais tarifais (Šiluminis išplėtimas). Silpnas obligacija nuovargis ir žlugs dėl šio streso, ypač atšiauria aplinka kaip automobilių ar kosmoso programos. obligacijų stiprumas kilęs iš gėrio Metalurginis ryšys užtikrina viela Ryšys išlieka nepažeistas dėl visos įrenginio gyvenimo trukmės.

Kokie yra pagrindiniai parametrai, skirti valdyti suvirinimo aparatą vielos surišimui?

Tokiam inžinieriui kaip Marcus, kontroliuojant suvirinimo mašina yra apie rakto įsisavinimą Ryšių parametrai. Teisingai įgyti yra būtina pakartojamam ir didelio pajamingumo procesui. Tuo tarpu tikslios vertės priklauso nuo specifinis vielos surišimas Taikymas, pagrindiniai parametrai yra:

• Jėga (arba slėgis): Tai yra fizinės jėgos kiekis, kurį taiko surišimo įrankis viela ir obligacijų padas. Per mažai jėgos lemia silpną obligacija; Per daug gali sugadinti puslaidininkis mirti.
• Ultragarsinė galia: Tai yra aukšto dažnio virpesių amplitudė. Tai suteikia reikalingos šveitimo energijos Sukurkite obligaciją. Galia turi būti kruopščiai suderinta vielos skersmuo ir medžiaga.
• Laikas: Tai yra trukmė, kuriai taikoma ultragarsinė galia, paprastai matuojama milisekundėmis.
• Temperatūra: Termoroniniame ryšyje tai yra šildomo etapo temperatūra substratas.

Šio daugialypio „recepto“ optimizavimas yra labai svarbus Geras ryšys. Norint rasti puikų pusiausvyrą bet kuriam nurodytam deriniui, reikia kompetencijos ir empirinių bandymų viela, mirti ir substratas.

Kaip pašalinti bendrų laidų obligacijų gedimus?

Net labai kontroliuojant procesą gali įvykti nesėkmės. Suprasti jų pagrindines priežastis yra labai svarbu išlaikyti didelio derlingumo gamybos liniją. Čia yra keletas bendrų klausimų:

• Obligacijų pakėlimas: Tai yra tada Pirmasis ryšys (rutulys ar pleištas) neprilipo prie obligacijų padas. Dažniausia priežastis yra užteršimas ant padėklo paviršiaus (pvz., Oksidai, likutinės cheminės medžiagos). Tai taip pat gali sukelti neteisinga Ryšių parametrai, pavyzdžiui, nepakankama jėga arba Ultragarsinė energija.
• Kulno įtrūkimas: The viela lūžta prie „kulno“ arba ploniausio taško antrasis obligacija. Tai dažnai lemia per didelė deformacija viela nuo per didelės jungimosi jėgos ar susidėvėjusio surišimo įrankio. Aukštos kokybės įrankis, pavyzdžiui, a Individualus pleišto surišimo įrankis, gali sumažinti šią problemą.
• Vielos sag arba šluotos: The viela kilpa yra netinkama, potencialiai trumpalaikė nuo gretimo viela. Tai gali sukelti neteisinga vielos įtempimas vielos surišimo mašinos arba elektrostatinėmis jėgomis vėlesnio plastiko kapsuliavimo metu.
• Krateris: Ryšio jėga yra per didelė, nulaužanti trapią Silicis sluoksnis po obligacijų padas. Tai yra katastrofiškas nesėkmė ir reikalaujama nedelsiant pakoreguoti ryšių jėgą.

Kokios yra būsimos vielos surišimo technologijos tendencijos?

The vielos surišimas Pramonė nuolat vystosi, kad patenkintų naujos kartos reikalavimus Elektronika. Kelios pagrindinės tendencijos formuoja jos ateitį:

• Ypač ir smulkus žingsnis: Kai traškučiai tampa sudėtingesni, padidėja I/O trinkelių skaičius, priversdami juos arčiau. Vielos surišimas prisitaiko prie Puikus žingsnis Galimybės, mažesnės nei 35 mikronų, reikalaujant tikslesnių mašinų ir smulkesnių Skersmens laidai.
• Naujos vielos medžiagos: Paladžio dengto Vario viela, padengtas sidabras vielair kiti lydiniai siekia sujungti skirtingų metalų pranašumus, pavyzdžiui, Laidumas vario su tauriųjų metalų atsparumu korozijai.
• Galios elektronika: Elektrinių transporto priemonių ir atsinaujinančios energijos augimas skatina storio paklausą viela klijavimas naudojant didelius skersmuo aliuminio viela ir net vario juostelės, kad būtų galima valdyti šimtus amperų srovės.
• Padidėjęs automatizavimas ir AI: Ateitis vielos surišimo mašinos Įtrauks daugiau intelekto, naudojant AI, kad savaime optimizuotumėte Ryšių parametrai Remdamiesi realiuoju laiku ir numatant priežiūros poreikius, dar labiau padidinkite derlių ir sumažinant prastovą.

Pagrindiniai takeliai

Įvaldyti vielos jungtis yra nuolatinė tikslumo ir proceso kontrolės kelionė. Čia yra svarbiausi dalykai, kuriuos reikia atsiminti:

• Tikslas yra metalurgijos suvirinimas: Sėkmingas vielos jungtis yra tikras atominis suvirinimas, užtikrinant aukštesnį elektrinį, šiluminis, ir mechaninis našumas.
• Technika yra svarbi: Termoroninis ryšys yra pramonės standartas, derinantis šilumą ir Ultragarsinė energija už greitą ir stiprų obligacija.
• Medžiagos pasirinkimas yra kritinis: Pasirinkimas jungimosi viela (Auksas, varis, aliuminis) yra sudėtingas sąnaudų kompromisas, Laidumas, ir patikimumas.
• Mašinos yra įgalintojai: Modernus vielos surišimo mašinos yra labai tikslios robotinės sistemos, kontroliuojančios kiekvieną proceso aspektą, pradedant nuo nustatymo iki tikslios jungimosi energijos naudojimo.
• Parametrai turi būti tobuli: Kiekvieno sėkmė viela Priklauso nuo tobulo jėgos, energijos, laiko ir temperatūros recepto, pritaikyto konkrečiam taikymui.