Что такое соединение проводов?

Were Bonding — это метод соединения металлических выводов с контактной площадкой, то есть технология соединения внутренних и внешних микросхем.

Конструктивно металлические выводы служат мостом между контактной площадкой кристалла (первичное соединение) и контактной площадкой носителя (вторичное соединение). Ранее в качестве подложек-носителей использовались рамки выводов, но с быстрым развитием технологий в качестве подложек всё чаще используются печатные платы (PCB). Разводка проводов, соединяющих две независимые контактные площадки, материал выводов, условия соединения и положение соединения (помимо соединения кристалла с подложкой, но также и соединения с двумя кристаллами или двумя подложками) существенно различаются.

1. Сварка проводов: термокомпрессионная/ультразвуковая/термозвуковая
Прикрепить металлический провод к площадке можно тремя способами:

①Метод термокомпрессии, сварочная накладка и капиллярный разделитель (аналог инструмента капиллярной формы для перемещения металлических выводов) методом нагрева и сжатия;
2. Ультразвуковой метод, без нагрева, ультразвуковая волна подается на капиллярный разделитель для соединения.
③Термозвуковая обработка — комбинированный метод, использующий как тепло, так и ультразвук.
Первый метод — это метод горячего прессования, при котором контактная площадка чипа предварительно нагревается примерно до 200 °C, а затем температура наконечника капиллярного сварочного аппарата повышается, чтобы превратить его в шарик, и через капиллярный сварочный аппарат на площадку оказывается давление, чтобы соединить металлический вывод с площадкой.
Второй ультразвуковой метод заключается в подаче ультразвуковых волн на клин (аналогичный капиллярному клину, который представляет собой инструмент для перемещения металлических выводов, но не образует шара) для соединения металлических выводов с контактной площадкой. Преимуществом этого метода является низкая стоимость процесса и материала. Однако, поскольку ультразвуковой метод заменяет нагрев и давление легко управляемыми ультразвуковыми волнами, прочность соединения на разрыв (способность провода вытягиваться и растягиваться после соединения) относительно низкая.
2.Материал соединительных металлических выводов: Золото (Au)/Алюминий (Al)/Медь (Cu)
Материал металлического вывода определяется на основе комплексного анализа различных параметров сварки и подбора наиболее подходящего метода. Типичными материалами металлического вывода являются золото (Au), алюминий (Al) и медь (Cu).
Золотая проволока обладает хорошей электропроводностью, химической стабильностью и высокой коррозионной стойкостью. Однако главным недостатком алюминиевой проволоки, использовавшейся в начале её использования, была лёгкая коррозия. Кроме того, золотая проволока обладает высокой твёрдостью, поэтому она хорошо формирует шарик в первом соединении и полукруглую петлю (образующуюся от первого соединения ко второму) в другом соединении.
Алюминиевая проволока имеет больший диаметр, чем золотая, и шаг спиралей больше. Поэтому даже если для изготовления свинцового кольца использовать проволоку из высокочистого золота, она не сломается, но чистая алюминиевая проволока легко ломается, поэтому её смешивают с кремнием, магнием и другими сплавами. Алюминиевая проволока в основном используется в высокотемпературной упаковке (например, герметичной) или ультразвуковых методах, где золотая проволока не подходит.
Медная проволока дешева, но слишком твёрда. Если твёрдость слишком высокая, из неё сложно сформировать шарик, и при формировании выводного кольца возникает множество ограничений. Более того, во время присоединения шарика к контактной площадке необходимо прижимать контактную площадку, и если твёрдость слишком высокая, плёнка в нижней части контактной площадки треснет. Кроме того, может произойти «отслоение» надёжно соединённого слоя контактной площадки.

Однако, поскольку металлические проводники микросхемы изготовлены из меди, всё чаще используется медная проволока. Чтобы компенсировать недостатки медной проволоки, её обычно смешивают с небольшим количеством других материалов, образуя сплав.