Fenômeno de envelhecimento e métodos de limpeza de cunha

Cunha é uma ferramenta importante para ligação de fios no processo de embalagem de semicondutores. Este artigo descreve o fenômeno do envelhecimento em cunha. O estudo mostra que as causas do envelhecimento da cunha são o desgaste da face final da lâmina em cunha e a influência do produto da face final da lâmina. O desgaste da face final da lâmina em cunha é irreversível. O produto da face final da lâmina em cunha pode ser removido por métodos de limpeza, para que a cunha possa continuar a ser usada antes de falhar devido ao desgaste.

A ligação é um dos processos da indústria de embalagens de circuitos integrados. Ele usa fios de metal, como fio de ouro, fio de alumínio ou tiras de ouro e alumínio para conectar o chip e a estrutura de chumbo, para que o minúsculo chip possa ser interconectado ao circuito externo. De acordo com os métodos de soldagem de diferentes formatos, ela é dividida em colagem por esfera e colagem por cunha. Os dois têm primeiros pontos de soldagem e segundos pontos de soldagem completamente diferentes, portanto, possuem características espaciais diferentes. A ligação em cunha tem uma capacidade de operação espacial menor, reduz a distorção do sinal entre altas frequências e melhora a consistência do sinal. Ao mesmo tempo, é adequado para soldagem de produtos de alta potência. A ferramenta necessária é chamada de cunha de colagem.

Fenômeno de envelhecimento em cunha

A face final de uma nova cunha está limpa, lisa e livre de rachaduras e buracos. Após soldagem múltipla, a cunha irá aderir às partículas poluentes e será parcialmente danificada, resultando no envelhecimento da cunha, que se manifesta principalmente na deterioração da morfologia da junta de solda, na redução da força de tração do chumbo e, em casos graves, na o fio será quebrado ou deformado. Na operação real de ligação de fio de ouro de micromontagem, geralmente após 7.000 a 9.000 soldas, o operador relatará problemas como deformação excessiva da junta de solda ou juntas de solda incompletas, e a vida útil da cunha é muito menor que o valor nominal da fábrica de 50.000 vezes. Neste momento, se o operador ajustar de forma privada os parâmetros de soldagem ou técnicas de soldagem para obter uma melhor morfologia da junta de solda, isso causará uma junta de solda fria. A Figura 2 mostra a morfologia da junta de solda de uma cunha de ligação de liga de carboneto de titânio sob os mesmos parâmetros de soldagem e soldagem repetida com fio de ouro no mesmo substrato, uma nova cunha e após 3.000, 6.000, 9.000, 12.000, 14.000 e 16.000 soldagems. Pode-se observar que a morfologia da junta de solda da nova cunha é boa, mas se deteriora após 9.000 ciclos de soldagem e não consegue atender aos requisitos de inspeção após 16.000 ciclos de soldagem.

Causas e soluções para o envelhecimento em cunha

1. Desgaste na face final da fresa

Durante o processo de ligação do fio, a soldagem por prensagem a quente aplicará pressão da face final da cunha, fazendo com que o chumbo e o metal da almofada sejam comprimidos para produzir uma certa deformação plástica mútua e contato próximo, e suas moléculas se difundam e se unam firmemente. A soldagem ultrassônica gerará energia ultrassônica do transdutor para vibrar a cunha, gerar atrito de frequência ultrassônica entre o chumbo e o metal da almofada, remover a camada de óxido na interface e causar deformação elástica. Ambos os princípios de ligação farão com que a face final da cunha seja tensionada e a extremidade da cunha se desgaste após soldagem múltipla, resultando em deformação severa da junta de solda. As almofadas de ligação comuns no processo de micromontagem incluem almofadas de chip nu, almofadas de placa de circuito impresso, almofadas de placa de circuito de filme fino, almofadas de placa de circuito LTCC e almofadas de caixa de metal de embalagem. Na operação real, o desgaste da face final da lâmina é mais sério na superfície de soldagem com alta dureza e rugosidade superficial, como o desgaste da almofada da caixa de metal da embalagem é mais sério do que outras almofadas.

Além disso, o desgaste da face final da cabeça de corte também é afetado pelo método de operação. Quando o equipamento de colagem manual é utilizado para operações de colagem, o método de operação tem um impacto maior na face final da cunha. Por exemplo, se as mãos do operador tremerem ou usarem muita força durante a soldagem, o desgaste da face final da cabeça de corte será acelerado. Este fenômeno ocorre frequentemente quando os novatos operam. Ao utilizar equipamentos automatizados para operações de colagem, a vida útil da cunha será bastante melhorada porque os parâmetros operacionais são controláveis ​​e altamente consistentes. Durante o processo de ligação do fio, o desgaste da face final da cabeça de corte é uma perda natural e inevitável. A única maneira é evitar operação inadequada e reduzir o desgaste da cunha.

2. Produto de superfície final da cabeça de corte

Na operação real de ligação de fios, constatou-se que a vida útil de algumas cunhas era muito menor que a vida empírica. Através da observação microscópica, nenhum desgaste óbvio foi encontrado na face final da cunha, mas uma camada de filme foi anexada à face final. A Figura 3 mostra a micrografia óptica e a micrografia SEM da face final de uma cunha após 9.000 soldas. Pode-se observar que uma camada de filme foi fixada na face final da cunha, o que afetou o nivelamento da face final da cunha e causou séria deformação da junta de solda.

Através da análise do espectro EDX, constatou-se que o teor de silício e oxigênio no filme no final da cunha era alto, conforme mostrado na Figura 4. O julgamento preliminar é que o silício pode vir de chips, condutores e substratos, etc. O elemento se difunde gradualmente (ou se funde) na cunha durante o processo de colagem e se acumula na face final da cunha por um longo tempo, afetando a soldagem.

Limpeza de cunha

1. Agente de limpeza de cunha: SG-309W
2. Etapas de limpeza

①Prepare dois recipientes, um cheio de agente de limpeza (a profundidade do agente de limpeza deve ser suficiente para cobrir a cunha) e o outro cheio de água limpa;

②Coloque a cunha em um recipiente com agente de limpeza e deixe de molho por 20-30 segundos. Durante o processo de imersão, use uma pinça para segurar a cunha e sacuda-a para frente e para trás de 3 a 5 vezes. Após a imersão, coloque imediatamente a cunha em água limpa;

③ Coloque a cunha verticalmente no acessório (com a ponta voltada para cima) e vibre-a em um banho ultrassônico cheio de água limpa, álcool isopropílico ou etanol por 5 minutos. Em seguida, retire a cunha e use uma pistola de ar para secar a superfície e o interior do buraco.

3. Precauções

① O processo de operação encontra uma ponta em cunha

② Use luvas de borracha durante a operação para evitar contato com a cunha com as mãos desprotegidas

③O agente de limpeza não deve entrar em contato direto com a pele. Se entrar em contato com a pele, lave-a imediatamente com água limpa.

EUconclusão

A cunha é instalada no Wire Bonder e é uma ferramenta importante para a ligação de fios de micromontagem. Este artigo apresenta o fenômeno do envelhecimento da cunha e esclarece as duas razões para o fenômeno do envelhecimento: o desgaste da face final da lâmina em cunha e a geração de compostos de silício e oxigênio na face final da lâmina. O desgaste da face final da lâmina em cunha é irreversível. A geração da face final da lâmina em cunha pode ser removida por métodos de limpeza, para que a cunha possa continuar a ser usada antes de falhar devido ao desgaste. Se você quiser saber mais sobre a cunha, comomateriais, estrutura e ideias de seleção, Por favor fique a vontade paraContate-nos . Obrigado pela sua navegação.