Was ist Drahtbonden?

Grundlegende Einführung in das Drahtbonden

Drahtbonden ist ein wichtiger Prozess im Halbleiterverpackungsprozess. Es nutzt Hitze, Druck und Ultraschallenergie, um Metalldrähte fest mit den Substratpads zu verschweißenKlebewerkzeugeDadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen Chips und Substraten sowie ein Informationsaustausch zwischen Chips erreicht.

INFeuerbindungstechniken

Ultraschallbonden:

Verwenden Sie einen Ultraschallgenerator (60–120 kHz), um das Klebewerkzeug horizontal vibrieren zu lassen und gleichzeitig Druck nach unten auszuüben. Unter der Wirkung dieser beiden Kräfte treibt das Verbindungswerkzeug die Leitung dazu, schnell an der Metalloberfläche des Schweißbereichs zu reiben, und die Leitung erfährt unter Einwirkung von Energie eine plastische Verformung und kommt innerhalb von 25 ms in engen Kontakt mit der Verbindungsfläche, um sich zu formen eine Schweißnaht. Es wird häufig zum Bonden von Aluminiumdrähten verwendet. Beide Enden der Klebestelle sind keilförmig.

Thermokompressionskleben:

Durch Druck und Erhitzen erreichen die Atome auf der Kontaktfläche des Metalldrahts und des Schweißbereichs den atomaren Gravitationsbereich und erreichen so den Zweck der Bindung. Die Temperatur des Substrats und des Chips erreicht etwa 150 °C. Es wird üblicherweise zum Bonden von Golddrähten verwendet. Ein Ende ist kugelförmig und das andere Ende ist keilförmig.

Thermosonic Bonden:

Wird zum Bonden von Au- und Cu-Drähten verwendet. Dabei wird ebenfalls Ultraschallenergie verwendet, der Unterschied zum Ultraschall besteht jedoch darin, dass beim Bonden eine externe Wärmequelle bereitgestellt werden muss und der Bonddraht nicht abgeschliffen werden muss, um die oberflächliche Oxidschicht zu entfernen. Der Zweck der externen Wärme besteht darin, das Energieniveau des Materials zu aktivieren, die wirksame Verbindung der beiden Metalle sowie die Diffusion und das Wachstum intermetallischer Verbindungen zu fördern.

Die Arten des Drahtbondens werden unterteilt in:Ballbonding und Wedgebonding

Vorteile des Ballbondings:

Anwendbar auf Mikrogehäuse: Das Kugelbonden eignet sich für Mikrogehäuse und Chip-Level-Gehäuse und kann sehr kleine Schweißgrößen erreichen.

Geringer Stromverbrauch: Beim Schweißvorgang des Kugelbondens wird weniger Energie übertragen, sodass der Stromverbrauch relativ gering ist.

Anwendbar auf Golddrahtschweißen: Beim Kugelbonden wird normalerweise Golddraht zum Schweißen verwendet, und Golddraht weist eine gute Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit auf.

Nachteile des Ballbondings:

Hohe Kosten: Die Ball-Bonding-Ausrüstung und die Materialkosten sind hoch, daher sind die relativen Kosten hoch.

Weitere Einschränkungen: Ball Bonding unterliegt bestimmten Einschränkungen hinsichtlich der Materialien und Strukturen von Chips und Verpackungssubstraten und ist nicht für alle Verpackungsarten geeignet.

Erster und zweiter Bindungspunkt des Ballbondings:

Vorteile des Wedge-Bondens:

Anwendbar auf Leistungsgeräte: Wedge-Bonding eignet sich für Leistungsgeräte und einige Spezialgehäuse und hält großen Strömen und Leistungen stand.

Geringe Kosten: Im Vergleich zum Ball-Bonding sind die Kosten für Wedge-Bonding-Geräte und -Materialien geringer.

Breites Anwendungsspektrum: Wedge-Bonden stellt relativ geringe Anforderungen an die Materialien und Strukturen von Chips und Gehäusesubstraten und bietet ein breites Anwendungsspektrum.

Nachteile des Wedge-Bondens:

Größenbeschränkung: Beim Keilbonden kann normalerweise keine Mikroverpackung erreicht werden, und es gibt bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Schweißgröße.

Hoher Energieverbrauch: Beim Keilschweißen wird beim Schweißvorgang mehr Energie übertragen, daher ist der Stromverbrauch relativ hoch.

Erster und zweiter Bondpunkt beim Wedge-Bonden:

Anwendung von Drahtbonden

Die Drahtbondtechnologie wird in der Elektronikfertigungsindustrie häufig eingesetzt, insbesondere im Verpackungsprozess von integrierten Schaltkreisen, Sensoren, Mikroprozessoren und anderen mikroelektronischen Geräten. Im Folgenden sind einige der Hauptanwendungen der Drahtbondtechnologie aufgeführt:

Verpackung integrierter Schaltkreise (IC): Drahtbonden ist einer der Schlüsselprozesse bei der Verpackung integrierter Schaltkreise. Es wird verwendet, um die Pins auf dem Chip mit den Leitungen auf dem Verpackungssubstrat zu verbinden und so die Verbindung zwischen dem Chip und dem externen Schaltkreis herzustellen. Diese Verpackungsmethode kann die Anforderungen an geringe Größe und stabile Leistung erfüllen und wird daher häufig in verschiedenen Arten von integrierten Schaltkreisen verwendet.

Sensorherstellung: Viele Sensoren, wie Drucksensoren, Temperatursensoren, optische Sensoren usw., erfordern eine Drahtbondtechnologie, um den Chip und das Verpackungssubstrat zu verbinden und so die Signalerfassung und -übertragung zu realisieren. Drahtbonden kann die Stabilität und Empfindlichkeit des Sensors gewährleisten und wird daher häufig in der Sensorherstellung eingesetzt.

Mikroprozessorverpackung: Der Mikroprozessor ist die Kernkomponente des elektronischen Geräts. Mithilfe der Drahtbondtechnologie wird der Mikroprozessorchip mit dem Verpackungssubstrat verbunden, um die Signalverarbeitung und -steuerung zu realisieren. Drahtbonden kann die Stabilität und Zuverlässigkeit des Mikroprozessors gewährleisten und wird daher häufig in der Verpackung von Mikroprozessoren verwendet.

LED-Verpackung: Bei der Herstellung von LEDs (Leuchtdioden) wird die Drahtbondtechnologie verwendet, um LED-Chips mit dem Verpackungssubstrat zu verbinden, um einen Stromeingang und eine Lichtsignalausgabe zu erreichen. Drahtbonden kann die Helligkeit und Stabilität von LEDs gewährleisten und wird daher häufig in LED-Verpackungen verwendet.

Hybride integrierte Schaltkreise: Hybride integrierte Schaltkreise bestehen normalerweise aus mehreren verschiedenen Gerätetypen. Mithilfe der Wire-Bonding-Technologie werden diese Geräte miteinander verbunden, um eine funktionale Integration und kollaboratives Arbeiten zu erreichen. Drahtbonden spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung hybrider integrierter Schaltkreise.

Im Allgemeinen hat die Drahtbondtechnologie wichtige Anwendungen im Verpackungsprozess verschiedener mikroelektronischer Geräte. Es kann die Stabilität, Zuverlässigkeit und Leistung der Geräte gewährleisten und die Entwicklung und Anwendung mikroelektronischer Geräte fördern.

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