와이어 본딩 도구 본딩 웨지

이 기사에서는 마이크로 어셈블리 와이어 본딩에 일반적으로 사용되는 본딩 웨지의 구조, 재료 및 선택 아이디어를 소개합니다. 스틸 노즐 및 수직 니들이라고도 알려진 스플리터는 반도체 패키징 공정에서 와이어 본딩의 중요한 구성 요소입니다. 일반적으로 세척, 장치 칩 소결, 와이어 본딩, 밀봉 캡 및 기타 프로세스가 포함됩니다. 와이어 본딩은 칩과 기판 사이의 전기적 상호 연결과 정보 상호 통신을 구현하는 기술입니다. 스플린터는 와이어 본딩 기계에 설치됩니다. 외부 에너지(초음파, 압력, 열)의 작용으로 금속의 소성 변형과 원자의 고체상 확산을 통해 와이어(금 와이어, 금 스트립, 알루미늄 와이어, 알루미늄 스트립, 구리 와이어, 구리 스트립) 및 본딩 패드가 형성됩니다. 그림 1과 같이 칩과 회로 사이의 상호 연결을 달성합니다.

1. 본딩 웨지 구조

분할 도구의 본체는 일반적으로 원통형이며 커터 헤드의 모양은 쐐기 모양입니다. 커터 뒷면에는 본딩 리드를 관통하는 구멍이 있으며, 구멍 구멍은 사용되는 리드의 와이어 직경과 관련이 있습니다. 커터 헤드의 끝면은 사용 요구에 따라 다양한 구조를 가지며, 커터 헤드의 끝면은 솔더 조인트의 크기와 모양을 결정합니다. 사용시 리드선은 스플리터의 열린 구멍을 통과하여 리드선과 본딩 영역의 수평면 사이에 30° ~ 60° 각도를 형성합니다. 스플리터가 본딩 영역으로 떨어지면 스플리터는 본딩 영역의 리드 와이어를 눌러 삽 또는 말굽형 솔더 조인트를 형성합니다. 일부 본딩 웨지는 그림 2에 나와 있습니다.

2. 접착 웨지 재료

본딩 작업 과정에서 본딩 웨지를 통과하는 본딩 와이어는 절단기 헤드와 솔더 패드 금속 사이에 압력과 마찰을 발생시킵니다. 따라서 식칼을 만드는 데에는 일반적으로 경도와 인성이 높은 재료가 사용됩니다. 절단 및 접착 방법의 요구 사항을 결합하면 절단 재료의 밀도가 높고 굽힘 강도가 높으며 매끄러운 표면을 처리할 수 있어야 합니다. 일반적인 절삭 재료로는 텅스텐 카바이드(경질 합금), 티타늄 카바이드, 세라믹 등이 있습니다.

텅스텐 카바이드는 손상에 대한 저항력이 강해 초기에는 절삭 공구 생산에 널리 사용되었습니다. 그러나 텅스텐 카바이드의 가공은 상대적으로 어렵고 조밀하고 기공이 없는 가공 표면을 얻는 것이 쉽지 않습니다. 텅스텐 카바이드는 열전도율이 높습니다. 접합 공정 중에 솔더 패드의 열이 절삭날에 의해 운반되는 것을 방지하려면 접합 공정 중에 텅스텐 카바이드 절삭날을 가열해야 합니다.

티타늄 카바이드의 재료 밀도는 텅스텐 카바이드보다 낮고 텅스텐 카바이드보다 유연합니다. 동일한 초음파 변환기와 동일한 블레이드 구조를 사용할 경우 티타늄 카바이드 블레이드에 전달된 초음파에 의해 생성된 블레이드의 진폭은 텅스텐 카바이드 블레이드의 진폭보다 20% 더 큽니다.

최근 세라믹은 뛰어난 평활도, 밀도, 기공 없음, 안정적인 화학적 성질 등의 특성으로 인해 절삭 공구 생산에 널리 사용되고 있습니다. 세라믹 절단기의 끝면과 구멍 가공은 텅스텐 카바이드보다 우수합니다. 또한 세라믹 쪼개짐의 열전도율이 낮아 쪼개짐 자체가 가열되지 않은 상태로 방치될 수 있습니다.

3. 본딩 웨지 선택

선택에 따라 리드선의 결합 품질이 결정됩니다. 본딩 패드 크기, 본딩 패드 간격, 용접 깊이, 리드 직경 및 경도, 용접 속도 및 정확도와 같은 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 웨지 분할은 일반적으로 직경이 1/16인치(1.58mm)이고 속이 빈 분할과 속이 빈 분할로 구분됩니다. 대부분의 웨지 분할은 와이어를 30°, 45° 또는 60° 공급 각도로 커터 바닥에 공급합니다. 그림 3과 같이 깊은 캐비티 제품에는 중공 스플리터가 선택되고 와이어는 중공 웨지 스플리터를 통해 수직으로 통과됩니다. 솔리드 클리버는 빠른 접착 속도와 높은 솔더 접합 일관성으로 인해 대량 생산에 선택되는 경우가 많습니다. 중공 분할은 깊은 캐비티 제품을 접착하는 능력에 따라 선택되며 고체 분할과의 접착 차이는 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3에서 볼 수 있듯이 깊은 캐비티를 접합하거나 측벽이 있는 경우 솔리드 분할 칼의 와이어가 측벽에 쉽게 닿아 숨겨진 접합이 발생합니다. 중공 분할 칼은 이 문제를 피할 수 있습니다. 그러나 솔리드 스플릿 나이프와 비교하여 중공 스플릿 나이프는 결합 속도가 낮고 솔더 조인트의 일관성을 제어하기 어렵고 테일 와이어의 일관성을 제어하기 어려운 등 몇 가지 단점도 있습니다.

본딩 웨지의 팁 구조는 그림 4에 나와 있습니다.

구멍 직경(H): 구멍은 접착 라인이 커터를 원활하게 통과할 수 있는지 여부를 결정합니다. 내부 구멍이 너무 크면 접합 지점이 오프셋되거나 LOOP 오프셋이 발생하고 솔더 조인트 변형도 비정상적입니다. 내부 구멍이 너무 작으면 접착 라인과 스플리터 내부 벽이 마찰하여 마모되어 접착 품질이 저하됩니다. 본딩 와이어에는 와이어 공급 각도가 있으므로 와이어 공급 과정에서 마찰이나 저항이 없도록 본딩 와이어의 구멍과 분할 나이프 사이의 간격은 일반적으로 10μm보다 커야 합니다.

전면 반경(FR): FR은 기본적으로 첫 번째 본드에 영향을 주지 않으며 주로 두 번째 본드 전환을 위한 LOOP 프로세스를 제공하여 라인 아크 형성을 촉진합니다. FR 선택이 너무 작으면 두 번째 용접 루트의 균열 또는 균열이 증가합니다. 일반적으로 FR의 크기 선택은 와이어 직경과 동일하거나 약간 더 큽니다. 금선의 경우 FR을 선경보다 작게 선택할 수 있습니다.

Back Radius (BR): BR은 주로 LOOP 공정 중 첫 번째 본드를 전환하는 데 사용되어 첫 번째 본드 라인의 아크 형성을 촉진합니다. 둘째, 전선 파손을 촉진합니다. BR을 선택하면 와이어 파손 과정에서 테일 와이어 형성의 일관성을 유지하는 데 도움이 되며, 이는 테일 와이어 제어에 유리하고 긴 테일 와이어로 인한 단락은 물론 짧은 테일로 인한 솔더 조인트의 열악한 변형을 방지합니다. 전선. 일반적으로 금 와이어는 더 작은 BR을 사용하여 와이어를 깨끗하게 절단합니다. BR을 너무 작게 선택하면 솔더 조인트 루트에 균열이나 파손이 발생하기 쉽습니다. 과도하게 선택하면 용접 공정에서 와이어가 불완전하게 파손될 수 있습니다. 일반 BR의 크기 선택은 와이어 직경과 동일합니다. 금 와이어의 경우 BR은 와이어 직경보다 작은 것을 선택할 수 있습니다.

Bond Flat(BF): BF 선택은 와이어 직경과 패드 크기에 따라 다릅니다. GJB548C에 따르면 웨지 용접 길이는 와이어 직경의 1.5~6배여야 합니다. 키가 너무 짧으면 결합 강도에 쉽게 영향을 미치거나 결합이 안전하지 않을 수 있기 때문입니다. 따라서 일반적으로 와이어 직경보다 1.5배 더 커야 하며, 길이는 패드 크기를 초과하거나 와이어 직경보다 6배 길어서는 안 됩니다.

Bond Length(BL): BL은 그림 4와 같이 주로 FR, BF 및 BR로 구성됩니다. 따라서 패드 크기가 너무 작은 경우 분할 칼의 FR, BF 및 BR 크기에 주의해야 합니다. 패드 솔더 조인트를 초과하지 않도록 패드 크기 내에 있어야 합니다. 일반적으로 BL=BF+1/3FR+1/3BR.

4.요약

본딩 웨지 마이크로어셈블리 리드 본딩을 위한 중요한 도구입니다. 민간 분야에서 리드 본딩은 주로 칩, 메모리, 플래시 메모리, 센서, 가전 제품, 자동차 전자 제품, 전력 장치 및 기타 산업에 사용됩니다. 군사 분야에서 리드 본딩은 주로 RF 칩, 필터, 미사일 시커, 무기 및 장비, 전자 정보 대책 시스템, 우주용 위상 배열 레이더 T/R 부품, 군용 전자 제품, 항공 우주, 항공 및 통신 산업에 사용됩니다. 본 논문에서는 일반적인 본딩 웨지의 재료, 구조 및 선택 아이디어를 소개합니다. 이는 사용자가 가장 적합한 웨지 분할을 선택하여 좋은 용접 품질을 얻고 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.