Liên kết dây là gì?

Wore Bonding là phương pháp kết nối các đầu kim loại với miếng đệm, tức là kỹ thuật kết nối các chip bên trong và bên ngoài.

Về mặt cấu trúc, các dây dẫn kim loại đóng vai trò như một cầu nối giữa miếng đệm chip (liên kết chính) và miếng đệm mang (liên kết phụ). Ban đầu, khung chì được sử dụng làm đế mang, nhưng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, PCBS ngày càng được sử dụng làm đế. Liên kết dây dẫn giữa hai miếng đệm độc lập, vật liệu dẫn, điều kiện liên kết, vị trí liên kết (ngoài việc kết nối chip và đế, mà còn kết nối với hai chip, hoặc hai đế) rất khác nhau.

1. Liên kết dây: Nén nhiệt/Siêu âm/Nhiệt âm
Có ba cách để gắn dây kim loại vào miếng đệm:

①Phương pháp nén nhiệt, miếng hàn và bộ chia mao dẫn (tương tự như dụng cụ hình mao dẫn để di chuyển các đầu kim loại) bằng phương pháp gia nhiệt và nén;
②Phương pháp siêu âm, không gia nhiệt, sóng siêu âm được áp dụng cho bộ chia mao quản để kết nối.
③Thermosonic là phương pháp kết hợp sử dụng cả nhiệt và siêu âm.
Đầu tiên là phương pháp liên kết ép nóng, làm nóng nhiệt độ của miếng đệm chip trước khoảng 200°C, sau đó tăng nhiệt độ của đầu nối mao dẫn để biến nó thành hình cầu, đồng thời tạo áp lực lên miếng đệm thông qua đầu nối mao dẫn để kết nối dây kim loại với miếng đệm.
Phương pháp siêu âm thứ hai là áp dụng sóng siêu âm vào một nêm (tương tự như nêm mao dẫn, là một dụng cụ để di chuyển các dây kim loại, nhưng không tạo thành hình cầu) để kết nối các dây kim loại với miếng đệm. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí quy trình và vật liệu thấp; tuy nhiên, do phương pháp siêu âm thay thế quá trình gia nhiệt và tăng áp bằng sóng siêu âm dễ vận hành, nên độ bền kéo liên kết (khả năng kéo và thả dây sau khi kết nối) tương đối yếu.
2. Vật liệu của dây kim loại liên kết: Vàng (Au)/Nhôm (Al)/Đồng (Cu)
Vật liệu chì kim loại được xác định dựa trên việc xem xét toàn diện các thông số hàn khác nhau và kết hợp các phương pháp phù hợp nhất. Vật liệu chì kim loại điển hình là vàng (Au), nhôm (Al) và đồng (Cu).
Dây vàng có độ dẫn điện tốt, ổn định hóa học và khả năng chống ăn mòn mạnh. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của dây nhôm thời kỳ đầu là dễ bị ăn mòn. Hơn nữa, độ cứng của dây vàng rất cao, nên có thể tạo hình cầu tốt ở liên kết thứ nhất, và có thể tạo hình vòng chì hình bán nguyệt (hình dạng được tạo thành từ liên kết thứ nhất đến liên kết thứ hai) vừa vặn ở liên kết thứ hai.
Dây nhôm có đường kính lớn hơn dây vàng, và bước dây cũng lớn hơn. Do đó, ngay cả khi dùng dây vàng có độ tinh khiết cao để tạo vòng chì, nó cũng không bị đứt, nhưng dây nhôm nguyên chất dễ đứt, vì vậy nó sẽ được trộn với một số hợp kim silicon hoặc magie. Dây nhôm chủ yếu được sử dụng trong đóng gói ở nhiệt độ cao (như Hermetic) hoặc phương pháp siêu âm, nơi không thể sử dụng dây vàng.
Dây đồng tuy rẻ nhưng lại quá cứng. Nếu độ cứng quá cao, việc tạo hình bi sẽ khó khăn, và việc tạo vòng chì cũng có nhiều hạn chế. Hơn nữa, trong quá trình liên kết bi, cần phải tạo áp lực lên miếng đệm chip, và nếu độ cứng quá cao, lớp màng ở đáy miếng đệm sẽ bị nứt. Ngoài ra, lớp đệm được kết nối chắc chắn có thể bị "bóc tách".

Tuy nhiên, vì dây kim loại của chip được làm bằng đồng nên xu hướng sử dụng dây đồng ngày càng tăng. Để khắc phục những nhược điểm của dây đồng, người ta thường trộn nó với một lượng nhỏ vật liệu khác để tạo thành hợp kim.