Løsninger

TRÅDBINDING

VIDENSBASE FAKTAARK

Hvad er trådbinding?

Trådbinding er den metode, hvorved en blød metaltråd med lille diameter fastgøres til en kompatibel metallisk overflade uden brug af lodning, flusmiddel og i nogle tilfælde ved brug af varme over 150 grader Celsius. Bløde metaller omfatter guld (Au), kobber (Cu), sølv (Ag), aluminium (Al) og legeringer som palladium-sølv (PdAg) og andre.

Forståelse af ledningsbindingsteknikker og -processer til mikroelektronikmonteringsapplikationer.
Kilebindingsteknikker/processer: Bånd, termosonisk kugle og ultralydskilebinding
Trådbinding er metoden til at forbinde et integreret kredsløb (IC) eller en lignende halvlederenhed og dens pakke eller leadframe under fremstillingen. Det bruges også almindeligvis nu til at skabe elektriske forbindelser i lithium-ion-batteripakker. Trådbinding betragtes generelt som den mest omkostningseffektive og fleksible af de tilgængelige mikroelektroniske forbindelsesteknologier og bruges i de fleste halvlederpakker, der produceres i dag. Der findes flere trådbindingsteknikker, herunder: Termokompressionstrådbinding:
Termokompressionstrådbinding (kombinering til sandsynlige overflader (normalt Au) sammen under en klemkraft med høje grænsefladetemperaturer, typisk over 300 °C, for at producere en svejsning) blev oprindeligt udviklet i 1950'erne til mikroelektroniske forbindelser, men dette blev hurtigt erstattet af ultralyds- og termosonisk binding i 60'erne som den dominerende forbindelsesteknologi. Termokompressionsbinding bruges stadig til nicheapplikationer i dag, men undgås generelt af producenter på grund af de høje (ofte skadelige) grænsefladetemperaturer, der er nødvendige for at opnå en vellykket binding. Ultralyds kiletrådbinding:
I 1960'erne blev ultralyds kiletrådsbinding den dominerende forbindelsesmetode. Anvendelse af en højfrekvent vibration (via en resonanstransducer) på bindingsværktøjet med en samtidig klemkraft gjorde det muligt at svejse aluminium- og guldtråde ved stuetemperatur. Denne ultralydsvibration hjælper med at fjerne forurenende stoffer (oxider, urenheder osv.) fra bindingsoverfladerne i starten af ​​bindingscyklussen og med at fremme intermetallisk vækst for yderligere at udvikle og styrke bindingen. Typiske frekvenser for binding er 60-120 KHz. Ultralyds kiletrådsteknikken har to hovedprocesteknologier: Stor (tung) trådbinding til tråde med en diameter på >100 µm. Fin (lille) trådbinding til tråde med en diameter på <75 µm. Eksempler på typiske ultralydsbindingscyklusser kan findes her for fin tråd og her for stor tråd. Ultralyds kiletrådsbinding bruger et specifikt bindingsværktøj eller en "kile", normalt konstrueret af wolframkarbid (til aluminiumtråd) eller titankarbid (til guldtråd) afhængigt af proceskravene og tråddiametrene; Keramiske kiler til forskellige anvendelser er også tilgængelige. Termosonisk trådbinding:
Hvor der kræves supplerende opvarmning (typisk for guldtråd, med bindingsflader i området 100-250°C), kaldes processen termosonisk trådbinding. Dette har store fordele i forhold til det traditionelle termokompressionssystem, da der kræves meget lavere grænsefladetemperaturer (Au-binding ved stuetemperatur er blevet nævnt, men i praksis er det upålideligt uden yderligere varme). Termosonisk kuglebinding:
En anden form for termosonisk trådbinding er kuglebinding (se kuglebindingscyklussen her). Denne metode bruger et keramisk kapillærbindingsværktøj frem for traditionelle kiledesigns for at kombinere de bedste kvaliteter i både termokompression og ultralydsbinding uden ulemperne. Termosonisk vibration sikrer, at grænsefladetemperaturen forbliver lav, mens den første forbindelse, den termisk komprimerede kuglebinding, tillader, at tråden og den sekundære binding placeres i enhver retning, ikke på linje med den første binding, hvilket er en begrænsning ved ultralydstrådbinding. Til automatisk fremstilling af store mængder er kuglebindingsmaskiner betydeligt hurtigere end ultralyds-/termosoniske (kile) bindingsmaskiner, hvilket gør termosonisk kuglebinding til den dominerende forbindelsesteknologi inden for mikroelektronik i de sidste 50+ år. Båndbinding:
Båndbinding, hvor man bruger flade metalliske bånd, har været dominerende inden for RF- og mikrobølgeelektronik i årtier (bånd giver en betydelig forbedring af signaltab [skin-effekt] i forhold til traditionel rund tråd). Små guldbånd, typisk op til 75 µm brede og 25 µm tykke, bindes via en termosonisk proces med et stort fladsidet kilebindingsværktøj. Aluminiumbånd op til 2.000 µm brede og 250 µm tykke kan også bindes med en ultralydskileproces, da kravet til forbindelser med lavere sløjfer og høj densitet er steget.

Hvad er guldbindingstråd?

Guldtrådsbinding er den proces, hvorved guldtråd fastgøres til to punkter i en samling for at danne en forbindelse eller en elektrisk ledende bane. Varme, ultralyd og kraft anvendes alle til at danne fastgørelsespunkterne for guldtråden. Processen med at skabe fastgørelsespunktet begynder med dannelsen af ​​en guldkugle på spidsen af ​​trådbindingsværktøjet, kapillærrøret. Denne kugle presses på den opvarmede samlingsoverflade, mens der påføres både en applikationsspecifik mængde kraft og en frekvens på 60 kHz - 152 kHz ultralydsbevægelse med værktøjet. Når den første binding er lavet, manipuleres tråden på en tæt kontrolleret måde for at danne den passende løkkeform til samlingens geometri. Den anden binding, ofte omtalt som stinget, dannes derefter på den anden overflade ved at trykke ned med tråden og bruge en klemme til at rive tråden ved bindingen.

Guldtrådsbinding tilbyder en sammenkoblingsmetode i pakker, der er meget elektrisk ledende, næsten en størrelsesorden større end nogle loddematerialer. Derudover har guldtråde en høj oxidationstolerance sammenlignet med andre trådmaterialer og er blødere end de fleste, hvilket er afgørende for følsomme overflader.
Processen kan også variere afhængigt af samlingens behov. Ved følsomme materialer kan en guldkugle placeres på det andet bindingsområde for at skabe både en stærkere binding og en "blødere" binding for at forhindre beskadigelse af komponentens overflade. Ved trange pladser kan en enkelt kugle bruges som udgangspunkt for to bindinger, der danner en "V"-formet binding. Når en trådbinding skal være mere robust, kan en kugle placeres oven på en sting for at danne en sikkerhedsbinding, hvilket øger trådens stabilitet og styrke. De mange forskellige anvendelser og variationer inden for trådbinding er næsten ubegrænsede og kan opnås ved hjælp af den automatiserede software på Palomars trådbindingssystemer.