Co je to drátové spojování?

Wore Bonding je metoda spojování kovových vývodů s kontaktní ploškou, tedy technika spojování vnitřních a vnějších čipů.

Strukturálně kovové vývody fungují jako můstek mezi kontaktní ploškou čipu (primární propojení) a nosnou ploškou (sekundární propojení). V počátcích se jako nosné substráty používaly rámy vývodů, ale s rychlým rozvojem technologií se jako substráty stále častěji používají desky plošných spojů (PCB). Drátové propojení dvou nezávislých kontaktních plošek, materiál vývodů, podmínky propojení a poloha propojení (kromě propojení čipu a substrátu, ale také pro připojení dvou čipů nebo dvou substrátů) se velmi liší.

1. Spojování drátů: Termokomprese/Ultrazvuk/Termosonické
Existují tři způsoby, jak připevnit kovový vodič k podložce:

①Metoda termokomprese, svařovací podložka a kapilární dělič (podobný nástroji ve tvaru kapiláry pro pohyb kovových vodičů) metodou ohřevu a komprese;
②Ultrazvuková metoda, bez ohřevu, ultrazvuková vlna se aplikuje na kapilární dělič pro připojení.
③Termosonic je kombinovaná metoda, která využívá teplo i ultrazvuk.
První je metoda horkého lisování, která předem zahřeje teplotu čipové podložky na přibližně 200 °C a poté zvýší teplotu hrotu kapilárního spojovače, aby se z něj vytvořila koule, a vyvíjí tlak na podložku skrz kapilární spojovač, aby se kovový vodič připojil k podložce.
Druhá ultrazvuková metoda spočívá v aplikaci ultrazvukových vln na klín (podobný kapilárnímu klínu, což je nástroj pro pohyb kovových vodičů, ale netvoří kuličku) za účelem dosažení spojení kovových vodičů s kontaktní ploškou. Výhodou této metody jsou nízké náklady na proces a materiál. Protože však ultrazvuková metoda nahrazuje proces ohřevu a tlakování snadno ovladatelnými ultrazvukovými vlnami, je pevnost v tahu spoje (schopnost táhnout a táhnout drát po spojení) relativně slabá.
2. Materiál spojovacích kovových vodičů: Zlato (Au)/hliník (Al)/měď (Cu)
Materiál kovového olova se určuje na základě komplexního zvážení různých svařovacích parametrů a kombinace nejvhodnější metody. Typickými materiály kovového olova jsou zlato (Au), hliník (Al) a měď (Cu).
Zlatý drát má dobrou elektrickou vodivost, chemickou stabilitu a silnou odolnost proti korozi. Největší nevýhodou raného používání hliníkového drátu je však snadná koroze. Zlatý drát je navíc velmi tvrdý, takže v první vazbě může dobře tvořit kuličku a v druhé vazbě může vytvořit půlkruhovou smyčku (tvar vytvořený z první vazby do druhé).
Hliníkový drát má větší průměr než zlatý drát a rozteč je větší. Proto se i když se k vytvoření olověného kroužku použije vysoce čistý zlatý drát, nerozbije, ale čistý hliníkový drát se snadno zlomí, takže se smíchá s některými slitinami křemíku nebo hořčíku. Hliníkový drát se používá hlavně při vysokoteplotním balení (například hermetickém) nebo ultrazvukových metodách, kde nelze použít zlatý drát.
Měděný drát je levný, ale příliš tvrdý. Pokud je tvrdost příliš vysoká, není snadné z něj vytvořit kuličku a při vytváření olověného kroužku existuje mnoho omezení. Navíc by se během procesu spojování kuliček měl na třískovou plošku vyvíjet tlak, a pokud je tvrdost příliš vysoká, film na spodní straně plošky praskne. Kromě toho může dojít k „odlupování“ pevně spojené vrstvy plošky.

Protože je však kovové dráty čipu vyrobeny z mědi, existuje stále větší tendence používat měděný drát. Aby se překonaly nedostatky měděného drátu, obvykle se mísí s malým množstvím dalších materiálů za vzniku slitiny.