Nástroj pro lepení drátů lepicí klín

Tento článek představuje strukturu, materiály a nápady na výběr běžně používaných spojovacích klínů pro spojování drátů pro mikromontáž. Rozdělovač, známý také jako ocelová tryska a vertikální jehla, je důležitou součástí spojování drátu v procesu balení polovodičů, který obecně zahrnuje čištění, spékání třísek zařízení, spojování drátů, těsnící uzávěr a další procesy. Wire bonding je technologie pro realizaci elektrického propojení a informační interkomunikace mezi čipem a substrátem. Tříska je instalována na stroji na spojování drátů. Působením vnější energie (ultrazvuk, tlak, teplo), plastickou deformací kovu a difúzí atomů v pevné fázi se drát (zlatý drát, zlatý pásek, hliníkový drát, hliníkový pásek, měděný drát, měděný pásek) a jsou vytvořeny spojovací podložky. Chcete-li dosáhnout propojení mezi čipem a obvodem, jak je znázorněno na obrázku 1.

1. Struktura spojovacího klínu

Hlavní tělo štípacího nástroje je obvykle válcové a tvar nožové hlavy je klínový. Zadní strana frézy má otvor pro proniknutí spojovacího vodiče a otvor otvoru se vztahuje k průměru drátu použitého vodiče. Čelní plocha řezné hlavy má různé struktury podle potřeb použití a čelní plocha řezné hlavy určuje velikost a tvar pájeného spoje. Při použití prochází přívodní drát otvorem rozdělovače a tvoří úhel 30° ~ 60° mezi přívodním drátem a vodorovnou rovinou oblasti připojení. Když štípačka klesne na spojovací plochu, štípačka přitlačí přívodní drát na spojovací plochu, aby vytvořil lopatový nebo podkovovitý pájený spoj. Některé spojovací klíny jsou znázorněny na obrázku 2.

2. Materiál spojovacího klínu

Během pracovního procesu spojování vytvářejí spojovací dráty procházející přes spojovací klín tlak a tření mezi hlavou sekáčku a kovem pájecí podložky. K výrobě štípaček se proto obvykle používají materiály s vysokou tvrdostí a houževnatostí. Kombinací požadavků na sekání a metody lepení je požadováno, aby sekaný materiál měl vysokou hustotu, vysokou pevnost v ohybu a mohl zpracovávat hladký povrch. Mezi běžné řezné materiály patří karbid wolframu (tvrdá slitina), karbid titanu a keramika.

Karbid wolframu má silnou odolnost proti poškození a v prvních dnech byl široce používán při výrobě řezných nástrojů. Obrábění karbidu wolframu je však poměrně obtížné a není snadné získat hustý povrch bez pórů. Karbid wolframu má vysokou tepelnou vodivost. Aby se zabránilo odvádění tepla na pájecí podložce břitem během procesu lepení, musí být břit z karbidu wolframu během procesu spojování zahřátý.

Hustota materiálu karbidu titanu je nižší než hustota karbidu wolframu a je pružnější než karbid wolframu. Při použití stejného ultrazvukového měniče a stejné struktury čepele je amplituda čepele generovaná ultrazvukovou vlnou přenášenou na čepel z karbidu titanu o 20 % větší než amplituda čepele z karbidu wolframu.

Keramika je v posledních letech široce používána při výrobě řezných nástrojů díky svým vynikajícím vlastnostem hladkosti, hustoty, bez pórů a stabilních chemických vlastností. Zpracování čelní plochy a otvorů u keramických sekáček je lepší než u karbidu wolframu. Kromě toho je tepelná vodivost keramických špalíků nízká a špejle samotná může být ponechána nezahřátá.

3. Výběr spojovacího klínu

Výběr určuje kvalitu připojení vodiče. Faktory, jako je velikost lepicí podložky, rozteč lepicí podložky, hloubka svařování, průměr a tvrdost olova, rychlost a přesnost svařování, by měly být zváženy komplexně. Klínové štěrbiny mají obvykle průměr 1/16 palce (1,58 mm) a dělí se na plné a duté. Většina klínových rozštěpů vede drát do spodní části řezačky pod úhlem posuvu 30°, 45° nebo 60°. Duté štípačky se vybírají pro produkty s hlubokou dutinou a drát prochází vertikálně skrz štípačku s dutým klínem, jak je znázorněno na obrázku 3. Pevné štípačky jsou často vybírány pro hromadnou výrobu kvůli jejich rychlému spojování a vysoké konzistenci pájeného spoje. Duté štěrbiny jsou vybrány pro jejich schopnost lepit produkty s hlubokými dutinami a rozdíl ve spojování s pevnými štěrbinami je znázorněn na obrázku 3.

Jak je vidět z obrázku 3, při lepení hluboké dutiny nebo boční stěny se drát pevného štípaného nože snadno dotkne boční stěny, což způsobí skryté spojení. Dutý dělený nůž může tomuto problému předejít. Avšak ve srovnání s pevným děleným nožem má dutý dělený nůž také některé nedostatky, jako je nízká míra lepení, obtížná kontrola konzistence pájeného spoje a obtížná kontrola konzistence koncového drátu.

Struktura hrotu Bonding wedge je znázorněna na obrázku 4.

Průměr otvoru (H): Otvor určuje, zda může spojovací čára hladce procházet řezačkou. Pokud je vnitřní otvor příliš velký, spojovací bod bude posunutý nebo posunutý LOOP a dokonce i deformace pájeného spoje je abnormální. Vnitřní otvor je příliš malý, spojovací linie a vnitřní stěna tření děliče, což má za následek opotřebení, snižuje kvalitu spojení. Protože spojovací drát má úhel podávání drátu, mezera mezi otvorem spojovacího drátu a děleným nožem musí být obecně větší než 10 μm, aby se zajistilo, že během procesu podávání drátu nedochází k žádnému tření nebo odporu.

Přední rádius (FR)：FR v zásadě neovlivňuje první vazbu, poskytuje hlavně proces LOOP pro druhý přechod vazby, aby se usnadnilo vytváření liniového oblouku. Příliš malý výběr FR zvýší trhlinu nebo prasknutí druhého kořene svařování. Obecně je výběr velikosti FR stejný nebo mírně větší než průměr drátu; U zlatého drátu lze zvolit FR menší než průměr drátu.

Zadní poloměr (BR)：BR se používá hlavně k přechodu první vazby během procesu LOOP, což usnadňuje vytvoření oblouku první linie vazby. Za druhé, usnadňuje přetržení drátu. Výběr BR pomáhá udržovat konzistenci při vytváření koncových drátů během procesu přerušování drátu, což je výhodné pro kontrolu koncového drátu a zabraňuje zkratům způsobeným dlouhými koncovými dráty, stejně jako špatné deformaci pájeného spoje způsobené krátkou koncovkou dráty. Obecně řečeno, zlatý drát používá menší BR, aby pomohl vyčistit drát. Pokud je BR zvoleno příliš malé, je snadné způsobit praskliny nebo zlomeniny v kořeni pájeného spoje; Přílišný výběr může mít za následek neúplné přetržení drátu v procesu svařování. Výběr velikosti obecného BR je stejný jako průměr drátu; U zlatého drátu může být BR menší než průměr drátu.

Bond Flat（BF））:Výběr BF závisí na průměru drátu a velikosti podložky. Podle GJB548C by délka klínového svaru měla být mezi 1,5 a 6násobkem průměru drátu, protože příliš krátké klíče mohou snadno ovlivnit pevnost spojení nebo spojení nemusí být bezpečné. Proto musí být obecně 1,5krát větší než průměr drátu a délka by neměla překročit velikost podložky nebo 6krát delší než průměr drátu.

Délka vazby（BL））:BL se skládá hlavně z FR, BF a BR, jak je znázorněno na obrázku 4. Proto, když je velikost podložky příliš malá, musíme věnovat pozornost tomu, zda velikost FR, BF a BR štípacího nože je v rámci velikosti podložky, aby nedošlo k překročení pájeného spoje podložky. Obecně BL=BF+1/3FR+1/3BR.

4.Shrňte

Spojovací klín je důležitým nástrojem pro mikromontážní spojování olova. V civilní oblasti se lepení olova používá hlavně v čipech, pamětích, flash paměti, senzorech, spotřební elektronice, automobilové elektronice, energetických zařízeních a dalších průmyslových odvětvích. Ve vojenské oblasti se lepení olova používá hlavně v RF čipech, filtrech, hledačích raket, zbraních a vybavení, elektronických informačních protiopatřeních, vesmírných fázových radarových T/R součástech, vojenské elektronice, leteckém, leteckém a komunikačním průmyslu. V tomto dokumentu je představen materiál, struktura a myšlenka výběru běžného lepícího klínu, což pomáhá uživatelům vybrat nejvhodnější klínové rozštěpy, aby bylo dosaženo dobré kvality svařování a snížení nákladů.