Fenomena penuaan dan metode pembersihan baji

Baji adalah alat penting untuk ikatan kawat dalam proses pengemasan semikonduktor. Artikel ini menjelaskan fenomena penuaan baji. Studi menunjukkan bahwa penyebab penuaan baji adalah keausan pada permukaan ujung pisau baji dan pengaruh produk permukaan ujung pisau. Keausan pada permukaan ujung bilah baji tidak dapat diubah. Produk muka ujung pisau baji dapat dilepas dengan metode pembersihan, sehingga baji dapat terus digunakan sebelum rusak karena aus.

Bonding merupakan salah satu proses dalam industri pengemasan sirkuit terpadu. Ia menggunakan kabel logam seperti kawat emas, kawat aluminium atau strip emas dan aluminium untuk menghubungkan chip dan rangka timah, sehingga chip kecil tersebut dapat dihubungkan dengan sirkuit eksternal. Menurut metode pengelasan yang berbeda bentuknya, ini dibagi menjadi ikatan bola dan ikatan baji. Keduanya memiliki titik pengelasan pertama dan titik pengelasan kedua yang sangat berbeda, sehingga memiliki karakteristik spasial yang berbeda. Ikatan baji memiliki kemampuan operasi spasial yang lebih kecil, mengurangi distorsi sinyal antara frekuensi tinggi, dan membuat konsistensi sinyal menjadi lebih baik. Pada saat yang sama, sangat cocok untuk pengelasan produk berdaya tinggi. Alat yang dibutuhkan disebut bonding wedge.

Fenomena penuaan baji

Permukaan ujung baji baru bersih, halus, dan bebas dari retakan dan lubang. Setelah beberapa kali pengelasan, baji akan menempel pada partikel polutan dan rusak sebagian, mengakibatkan penuaan baji, yang terutama terlihat pada morfologi sambungan solder yang memburuk, gaya tarik timah yang berkurang, dan dalam kasus yang parah, kawat akan putus atau melengkung. Dalam pengoperasian sebenarnya ikatan kawat emas rakitan mikro, biasanya setelah 7000 hingga 9000 pengelasan, operator akan melaporkan masalah seperti deformasi sambungan solder yang berlebihan atau sambungan solder yang tidak lengkap, dan masa pakai baji jauh lebih kecil dari nilai nominal pabrik. sebanyak 50.000 kali. Pada saat ini, jika operator secara pribadi menyesuaikan parameter pengelasan atau teknik pengelasan untuk mendapatkan morfologi sambungan solder yang lebih baik, hal tersebut akan menyebabkan sambungan solder dingin. Gambar 2 menunjukkan morfologi sambungan solder dari irisan ikatan paduan titanium karbida di bawah parameter pengelasan yang sama dan pengelasan kawat emas berulang pada substrat yang sama, irisan baru dan setelah pengelasan 3000, 6000, 9000, 12000, 14000, dan 16000. Terlihat bahwa morfologi sambungan solder pada irisan baru baik, tetapi memburuk setelah 9.000 siklus pengelasan, dan tidak dapat memenuhi persyaratan inspeksi setelah 16.000 siklus pengelasan.

Penyebab dan solusi penuaan baji

1. Kenakan pada bagian ujung pemotong

Selama proses pengikatan kawat, pengelasan tekan panas akan memberikan tekanan dari permukaan ujung irisan, menyebabkan logam timbal dan bantalan dikompresi untuk menghasilkan deformasi plastis timbal balik tertentu dan kontak dekat, dan molekul-molekulnya berdifusi dan terikat dengan kuat. Pengelasan ultrasonik akan menghasilkan daya ultrasonik dari transduser untuk menggetarkan irisan, menghasilkan gesekan frekuensi ultrasonik antara logam timbal dan bantalan, menghilangkan lapisan oksida pada antarmuka, dan menyebabkan deformasi elastis. Kedua prinsip pengikatan ini akan menyebabkan permukaan ujung baji menjadi tertekan, dan ujung baji akan aus setelah beberapa kali pengelasan, yang mengakibatkan deformasi parah pada sambungan solder. Bantalan pengikat yang umum dalam proses perakitan mikro mencakup bantalan chip telanjang, bantalan papan sirkuit tercetak, bantalan papan sirkuit film tipis, bantalan papan sirkuit LTCC, dan bantalan kotak logam paket. Dalam pengoperasian sebenarnya, keausan permukaan ujung bilah lebih serius pada permukaan pengelasan dengan kekerasan tinggi dan kekasaran permukaan, seperti keausan bantalan kotak logam kemasan lebih serius dibandingkan bantalan lainnya.

Selain itu, keausan permukaan ujung kepala pemotong juga dipengaruhi oleh metode pengoperasian. Ketika peralatan pengikatan manual digunakan untuk operasi pengikatan, metode operasi mempunyai dampak yang lebih besar pada permukaan ujung baji. Misalnya, jika tangan operator gemetar atau menggunakan terlalu banyak tenaga selama pengelasan, keausan permukaan ujung kepala pemotong akan semakin cepat. Fenomena ini sering terjadi ketika pemula beroperasi. Bila menggunakan peralatan otomatis untuk operasi pengikatan, umur irisan akan sangat meningkat karena parameter operasi dapat dikontrol dan sangat konsisten. Selama proses pengikatan kawat, keausan pada permukaan ujung kepala pemotong merupakan kerugian alami dan tidak dapat dihindari. Satu-satunya cara adalah menghindari pengoperasian yang tidak benar dan mengurangi keausan irisan.

2. Memotong produk permukaan ujung kepala

Dalam pengoperasian sebenarnya dari pengikatan kawat, ditemukan bahwa masa pakai beberapa irisan jauh lebih pendek daripada umur empiris. Melalui pengamatan mikroskopis, tidak ditemukan keausan yang jelas pada permukaan ujung baji, tetapi lapisan film menempel pada permukaan ujung. Gambar 3 menunjukkan mikrograf optik dan mikrograf SEM dari permukaan ujung irisan setelah 9000 pengelasan. Terlihat bahwa lapisan film menempel pada permukaan ujung baji, yang mempengaruhi kerataan permukaan ujung baji dan menyebabkan deformasi serius pada sambungan solder.

Melalui analisis spektrum EDX, ditemukan bahwa kandungan silikon dan oksigen dalam film di ujung irisan tinggi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Penilaian awal adalah bahwa silikon mungkin berasal dari chip, timah dan substrat, dll. Silikon elemen secara bertahap berdifusi (atau menyatu) ke baji selama proses pengikatan, dan terakumulasi di permukaan ujung baji untuk waktu yang lama, mempengaruhi pengelasan.

Pembersihan baji

1. Agen pembersih baji: SG-309W
2. Langkah-langkah pembersihan

①Siapkan dua wadah, satu berisi bahan pembersih (kedalaman bahan pembersih harus cukup untuk menutupi irisan), dan yang lainnya berisi air bersih;

②Masukkan irisan ke dalam wadah berisi bahan pembersih dan rendam selama 20-30 detik. Selama proses perendaman, gunakan pinset untuk memegang irisan dan kocok maju mundur sebanyak 3-5 kali. Setelah perendaman selesai, segera masukkan irisan tersebut ke dalam air bersih;

③ Tempatkan irisan secara vertikal ke dalam perlengkapan (dengan ujung menghadap ke atas), dan getarkan dalam rendaman ultrasonik yang berisi air bersih, isopropil alkohol, atau etanol selama 5 menit. Kemudian keluarkan irisannya dan gunakan air gun untuk mengeringkan permukaan dan bagian dalam lubang.

3. Tindakan pencegahan

① Proses pengoperasian menemui ujung baji

② Kenakan sarung tangan karet selama pengoperasian untuk menghindari kontak dengan baji dengan tangan kosong

③Bahan pembersih tidak boleh bersentuhan langsung dengan kulit. Jika terkena kulit, segera bilas dengan air bersih.

SAYAn kesimpulan

Baji dipasang pada Wire Bonder dan merupakan alat penting untuk pengikatan kawat rakitan mikro. Artikel ini memperkenalkan fenomena penuaan pada baji dan menjelaskan dua penyebab fenomena penuaan: keausan pada permukaan ujung bilah baji dan pembentukan senyawa silikon dan oksigen pada permukaan ujung bilah. Keausan pada permukaan ujung bilah baji tidak dapat diubah. Timbulnya permukaan ujung mata pisau baji dapat dihilangkan dengan metode pembersihan, sehingga mata pisau baji dapat terus digunakan sebelum rusak karena aus. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang irisan, sepertibahan, struktur dan ide pemilihan, silakanHubungi kami . Terima kasih atas penjelajahan Anda.