Qu'est-ce que le câblage par fil ?

Le soudage par bonding est une méthode de connexion des fils métalliques à la pastille, c'est-à-dire une technique de connexion des puces internes et externes.

Structurellement, les conducteurs métalliques servent de pont entre la pastille de la puce (liaison primaire) et la pastille du support (liaison secondaire). À l'origine, les grilles de connexion étaient utilisées comme substrats, mais avec le développement rapide des technologies, les circuits imprimés sont désormais de plus en plus utilisés comme substrats. Le câblage reliant deux pastilles indépendantes, le matériau des conducteurs, les conditions de liaison et la position de liaison (en plus de la liaison entre la puce et le substrat, mais aussi entre deux puces ou deux substrats) sont très variables.

1. Soudage de fils : thermocompression/ultrasons/thermosonique
Il existe trois façons de fixer le fil métallique à la pastille :

① Méthode de thermocompression, le tampon de soudage et le séparateur capillaire (semblable à l'outil en forme de capillaire pour déplacer les conducteurs métalliques) par méthode de chauffage et de compression ;
② Méthode ultrasonique, sans chauffage, l'onde ultrasonique est appliquée au séparateur capillaire pour la connexion.
③ La méthode thermosonique est une méthode combinée qui utilise à la fois la chaleur et les ultrasons.
La première méthode est le collage par pressage à chaud, qui consiste à chauffer au préalable la pastille de la puce à environ 200 °C, puis à augmenter la température de l'extrémité de l'épisseuse capillaire pour la transformer en boule, et à exercer une pression sur la pastille à travers l'épisseuse capillaire, afin de connecter le conducteur métallique à la pastille.
La seconde méthode ultrasonique consiste à appliquer des ondes ultrasoniques à un coin (semblable à un coin capillaire, outil servant à déplacer des conducteurs métalliques, mais ne formant pas de bille) afin de connecter les conducteurs métalliques à la pastille. L'avantage de cette méthode réside dans son faible coût de fabrication et de matériaux. Cependant, comme elle remplace les étapes de chauffage et de pressurisation par des ondes ultrasoniques simples à mettre en œuvre, la résistance à la traction de la liaison (capacité à tirer et à arracher le fil après connexion) est relativement faible.
2. Matériau des conducteurs métalliques de liaison : Or (Au)/Aluminium (Al)/Cuivre (Cu)
Le choix du matériau de l'élément d'apport est déterminé en tenant compte de divers paramètres de soudage et en combinant la méthode la plus appropriée. Les éléments d'apport les plus courants sont l'or (Au), l'aluminium (Al) et le cuivre (Cu).
Le fil d'or possède une excellente conductivité électrique, une grande stabilité chimique et une forte résistance à la corrosion. Cependant, le principal inconvénient des premiers fils d'aluminium était leur tendance à se corroder. La dureté du fil d'or lui permet de former facilement une boule lors de la première soudure et une boucle semi-circulaire (forme obtenue entre la première et la deuxième soudure) lors de la deuxième soudure.
Le fil d'aluminium a un diamètre et un pas plus importants que le fil d'or. Par conséquent, même un fil d'or de haute pureté utilisé pour former un anneau conducteur ne se rompra pas, contrairement au fil d'aluminium pur qui est fragile et est donc souvent allié à du silicium, du magnésium ou d'autres métaux. Le fil d'aluminium est principalement utilisé dans les emballages haute température (comme les emballages hermétiques) ou les procédés à ultrasons où le fil d'or est inadapté.
Le fil de cuivre est bon marché, mais très dur. Une dureté excessive rend difficile la formation d'une bille et impose de nombreuses limitations lors de la réalisation d'un anneau conducteur. De plus, une pression doit être appliquée sur la pastille de la puce lors du processus de liaison par bille ; or, une dureté trop élevée peut entraîner la fissuration du film à la base de la pastille. Enfin, un décollement de la couche de la pastille, pourtant solidement connectée, est possible.

Cependant, comme le câblage métallique de la puce est en cuivre, on observe une tendance croissante à utiliser du fil de cuivre. Afin de pallier les inconvénients du fil de cuivre, on le mélange généralement avec une petite quantité d'autres matériaux pour former un alliage.