Fenomeno dell'invecchiamento e metodi di pulizia del cuneo

Cuneo è uno strumento importante per il wire bonding nel processo di confezionamento dei semiconduttori. Questo articolo descrive il fenomeno dell'invecchiamento del cuneo. Lo studio mostra che le cause dell'invecchiamento del cuneo sono l'usura della faccia finale della lama del cuneo e l'influenza del prodotto della faccia finale della pala. L'usura della superficie terminale della lama a cuneo è irreversibile. Il prodotto della superficie terminale della lama a cuneo può essere rimosso mediante metodi di pulizia, in modo che il cuneo possa continuare a essere utilizzato prima che si guasti a causa dell'usura.

L'incollaggio è uno dei processi nel settore dell'imballaggio dei circuiti integrati. Utilizza fili metallici come filo d'oro, filo di alluminio o strisce d'oro e alluminio per collegare il chip e il lead frame, in modo che il minuscolo chip possa essere interconnesso con il circuito esterno. Secondo i metodi di saldatura di diverse forme, è suddiviso in incollaggio a sfera e incollaggio a cuneo. I due hanno punti di prima saldatura e secondi punti di saldatura completamente diversi, quindi hanno caratteristiche spaziali diverse. Il collegamento a cuneo ha una capacità operativa spaziale minore, riduce la distorsione del segnale tra le alte frequenze e migliora la coerenza del segnale. Allo stesso tempo, è adatto per la saldatura di prodotti ad alta potenza. Lo strumento richiesto si chiama cuneo di incollaggio.

Fenomeno dell'invecchiamento del cuneo

La faccia finale di un nuovo cuneo è pulita, liscia e priva di crepe e cavità. Dopo saldature multiple, il cuneo aderirà alle particelle inquinanti e sarà parzialmente danneggiato, con conseguente invecchiamento del cuneo, che si manifesta principalmente nel deterioramento della morfologia del giunto di saldatura, nella riduzione della forza di estrazione del piombo e, nei casi più gravi, nella il filo sarà rotto o deformato. Nell'effettivo funzionamento del microassemblaggio del filo d'oro, di solito dopo 7.000-9.000 saldature, l'operatore segnalerà problemi come un'eccessiva deformazione del giunto di saldatura o giunti di saldatura incompleti e la durata di servizio del cuneo è di gran lunga inferiore al valore nominale di fabbrica di 50.000 volte. A questo punto, se l'operatore regola privatamente i parametri di saldatura o le tecniche di saldatura per ottenere una migliore morfologia del giunto di saldatura, si verificherà un giunto di saldatura freddo. La Figura 2 mostra la morfologia del giunto di saldatura di un cuneo di legatura in lega di carburo di titanio con gli stessi parametri di saldatura e ripetute saldature con filo d'oro sullo stesso substrato, un nuovo cuneo e dopo 3000, 6000, 9000, 12000, 14000 e 16000 saldature. Si può vedere che la morfologia del giunto di saldatura del nuovo cuneo è buona, ma si deteriora dopo 9.000 cicli di saldatura e non può soddisfare i requisiti di ispezione dopo 16.000 cicli di saldatura.

Cause e soluzioni dell'invecchiamento del cuneo

1. Usura sulla faccia terminale della taglierina

Durante il processo di unione del filo, la saldatura a pressa a caldo applicherà pressione dalla faccia terminale del cuneo, provocando la compressione del piombo e del metallo del cuscinetto per produrre una certa deformazione plastica reciproca e uno stretto contatto, e le loro molecole si diffondono e si legano saldamente. La saldatura a ultrasuoni genererà potenza ultrasonica dal trasduttore per far vibrare il cuneo, generare attrito di frequenza ultrasonica tra il piombo e il metallo del cuscinetto, rimuovere lo strato di ossido sull'interfaccia e causare deformazione elastica. Entrambi questi principi di collegamento causeranno una sollecitazione della faccia finale del cuneo e l'estremità del cuneo si usurerà dopo molteplici saldature, con conseguente grave deformazione del giunto di saldatura. I cuscinetti di collegamento comuni nel processo di microassemblaggio includono cuscinetti per chip nudi, cuscinetti per circuiti stampati, cuscinetti per circuiti stampati a film sottile, cuscinetti per circuiti stampati LTCC e cuscinetti per scatole metalliche per pacchetti. Nel funzionamento effettivo, l'usura della faccia terminale della lama è più grave sulla superficie di saldatura con elevata durezza e rugosità superficiale, così come l'usura del cuscinetto della scatola metallica del pacchetto è più grave rispetto ad altri cuscinetti.

Inoltre, anche l'usura della superficie terminale della testa di taglio è influenzata dal metodo di funzionamento. Quando per le operazioni di incollaggio vengono utilizzate apparecchiature di incollaggio manuali, il metodo operativo ha un impatto maggiore sulla faccia terminale del cuneo. Ad esempio, se le mani dell'operatore tremano o usano troppa forza durante la saldatura, l'usura della superficie terminale della testa di taglio verrà accelerata. Questo fenomeno si verifica spesso quando operano i principianti. Quando si utilizzano apparecchiature automatizzate per le operazioni di incollaggio, la durata del cuneo sarà notevolmente migliorata poiché i parametri operativi sono controllabili e altamente coerenti. Durante il processo di giunzione del filo, l'usura della superficie terminale della testa di taglio è una perdita naturale ed inevitabile. L'unico modo è evitare un funzionamento improprio e ridurre l'usura del cuneo.

2. Prodotto della superficie dell'estremità della testa di taglio

Nell'effettivo funzionamento del wire bonding, si è riscontrato che la vita utile di alcuni cunei era molto più breve della vita empirica. Attraverso l'osservazione al microscopio, non è stata rilevata alcuna usura evidente sulla faccia terminale del cuneo, ma uno strato di pellicola era attaccato alla faccia finale. La Figura 3 mostra la micrografia ottica e la micrografia SEM della faccia terminale di un cuneo dopo 9000 saldature. Si può vedere che uno strato di pellicola era attaccato alla faccia terminale del cuneo, il che influiva sulla planarità della faccia finale del cuneo e causava una grave deformazione del giunto di saldatura.

Attraverso l'analisi dello spettro EDX, si è scoperto che il contenuto di silicio e ossigeno nella pellicola all'estremità del cuneo era elevato, come mostrato nella Figura 4. Il giudizio preliminare è che il silicio può provenire da chip, conduttori e substrati, ecc. Il silicio L'elemento si diffonde gradualmente (o si fonde) nel cuneo durante il processo di incollaggio e si accumula sulla faccia terminale del cuneo per lungo tempo, influenzando la saldatura.

Pulizia del cuneo

1. Detergente per cunei: SG-309W
2. Passaggi di pulizia

①Preparare due contenitori, uno pieno di detergente (la profondità del detergente dovrebbe essere sufficiente a coprire il cuneo) e l'altro riempito con acqua pulita;

②Metti il ​​cuneo in un contenitore di detergente e immergilo per 20-30 secondi. Durante il processo di ammollo, usa una pinzetta per tenere la fetta e agitala avanti e indietro 3-5 volte. Una volta completato l'ammollo, mettere immediatamente il cuneo in acqua pulita;

③ Posizionare il cuneo verticalmente nell'apparecchio (con la punta rivolta verso l'alto) e farlo vibrare in un bagno a ultrasuoni riempito con acqua pulita, alcol isopropilico o etanolo per 5 minuti. Quindi estrarre il cuneo e utilizzare una pistola ad aria compressa per asciugare la superficie e l'interno del foro.

3. Precauzioni

① Il processo operativo incontra una punta a cuneo

② Indossare guanti di gomma durante il funzionamento per evitare il contatto con il cuneo a mani nude

③Il detergente non deve entrare in contatto diretto con la pelle. Se entra in contatto con la pelle, sciacquarla immediatamente con acqua pulita.

IOn conclusione

Il cuneo viene installato sul Wire Bonder ed è uno strumento importante per il wire bonding di microassemblaggio. Questo articolo introduce il fenomeno dell'invecchiamento del cuneo e chiarisce le due ragioni del fenomeno: l'usura della faccia terminale della lama del cuneo e la generazione di composti di silicio e ossigeno sulla faccia terminale della lama. L'usura della faccia terminale della lama a cuneo è irreversibile. La formazione della faccia terminale della lama a cuneo può essere rimossa mediante metodi di pulizia, in modo che il cuneo possa continuare ad essere utilizzato prima che si guasti a causa dell'usura. Se vuoi saperne di più sul cuneo, come ad esempiomateriali, struttura e idee di selezione, sentiti libero diContattaci . Grazie per la tua navigazione