Léisungen

Drotverbindung

Wëssensbasis Faktenblat

Wat ass Drotverbindung?

Drotverbindung ass d'Method, mat där e Stéck mëllen Metalldrot mat klengem Duerchmiesser un eng kompatibel metallesch Uewerfläch befestegt gëtt, ouni d'Benotzung vu Läit, Flussmëttel an a verschiddene Fäll mat der Benotzung vun Hëtzt iwwer 150 Grad Celsius. Zu de mëllen Metaller gehéieren Gold (Au), Koffer (Cu), Sëlwer (Ag), Aluminium (Al) a Legierungen wéi Palladium-Sëlwer (PdAg) an anerer.

Verständnis vun Drotverbindungstechniken a Prozesser fir Mikroelektronik-Montageapplikatiounen.
Keilverbindungstechniken / Prozesser: Band, Thermoschallkugel & Ultraschall-Keilverbindung
Drotverbindung ass d'Method fir Verbindungen tëscht engem integréierte Schaltkrees (IC) oder engem ähnlechen Hallefleiterbaudeel a sengem Gehäuse oder Leadframe während der Fabrikatioun ze maachen. Et gëtt och hautdesdaags dacks benotzt fir elektresch Verbindungen a Lithium-Ionen-Batteriepack-Gehäuse ze bidden. Drotverbindung gëtt allgemeng als déi käschtegënschtegst a flexibelst vun den verfügbare mikroelektronesche Verbindungstechnologien ugesinn a gëtt an de meeschte Hallefleitergehäuse benotzt, déi haut produzéiert ginn. Et gëtt verschidde Drotverbindungstechniken, dorënner: Thermo-Kompressiouns-Drotverbindung:
Thermokompressiounsdrotverbindung (Kombinatioun mat wahrscheinleche Flächen (normalerweis Au) ënner enger Klemmkraaft mat héijen Grenzflächentemperaturen, typescherweis méi wéi 300°C, fir eng Schweess ze produzéieren) gouf ursprénglech an den 1950er Joren fir Mikroelektronikverbindungen entwéckelt, awer dëst gouf séier an den 60er Joren duerch Ultraschall- & Thermoschallverbindung als déi dominant Verbindungstechnologie ersat. Thermokompressiounsverbindung gëtt haut nach ëmmer fir Nischenapplikatiounen benotzt, awer gëtt allgemeng vu Produzenten vermeit wéinst den héijen (dacks schiedlechen) Grenzflächentemperaturen, déi néideg sinn, fir eng erfollegräich Verbindung ze maachen. Ultraschall-Keildrotverbindung:
An den 1960er Joren ass d'Ultraschall-Keilverbindung vu Drot déi dominant Verbindungsmethodologie ginn. Duerch d'Applikatioun vun enger Héichfrequenzvibratioun (iwwer en Resonanzwandler) um Verbindungsinstrument mat enger gläichzäiteger Klemmkraaft konnten Aluminium- a Golddrot bei Raumtemperatur geschweesst ginn. Dës Ultraschallvibratioun hëlleft dobäi, Kontaminanten (Oxiden, Ongereinheeten, asw.) vun de Verbindungsflächen um Ufank vum Verbindungszyklus ze entfernen an de Wuesstum vun intermetallesche Verbindungen ze förderen, fir d'Verbindung weider z'entwéckelen a ze stäerken. Typesch Frequenzen fir d'Verbindung sinn 60 - 120 KHz. D'Ultraschall-Keiltechnik huet zwou Haaptprozesstechnologien: Grouss (schwéier) Drotverbindung fir Drot mat engem Duerchmiesser vun >100µm Fein (kleng) Drotverbindung fir Drot mat engem Duerchmiesser vun <75µm Beispiller vun typeschen Ultraschall-Verbindungszyklen fannt Dir hei fir feinen Drot an hei fir groussen Drot. D'Ultraschall-Keilverbindung vu Drot benotzt en spezifescht Verbindungsinstrument oder "Keil", normalerweis aus Wolframkarbid (fir Aluminiumdrot) oder Titankarbid (fir Golddrot), ofhängeg vun de Prozessufuerderungen an den Drotduerchmiesser; Keramik-Spëtzt-Keile fir verschidden Uwendungen sinn och verfügbar. Thermoschall Drotverbindung:
Wa weider Erhëtzung néideg ass (typesch fir Golddrot, mat Verbindungsflächen am Beräich vun 100 - 250 °C), gëtt de Prozess Thermoschall-Drotverbindung genannt. Dëst huet grouss Virdeeler géintiwwer dem traditionellen Thermokompressiounssystem, well vill méi niddreg Grenzflächentemperature gebraucht ginn (Au-Verbindung bei Raumtemperatur gouf scho genannt, awer an der Praxis ass se ouni zousätzlech Hëtzt net zouverlässeg). Thermoschall-Kugelverbindung:
Eng aner Form vun thermoschaller Drotverbindung ass Kugelverbindung (kuckt de Kugelverbindungszyklus hei). Dës Methodologie benotzt e keramescht Kapillarverbindungsinstrument iwwer déi traditionell Keildesignen, fir déi bescht Qualitéiten souwuel an der Thermokompressioun wéi och an der Ultraschallverbindung ze kombinéieren, ouni d'Nodeeler. Thermoschall Schwéngungen garantéieren, datt d'Grenzflächentemperatur niddreg bleift, während déi éischt Verbindung, déi thermesch kompriméiert Kugelverbindung, et erlaabt, datt den Drot an d'sekundär Verbindung an all Richtung placéiert ginn, net am Aklang mat der éischter Verbindung, wat eng Aschränkung bei der Ultraschall-Drotverbindung ass. Fir automatesch Produktioun a grousse Volumen si Kugelverbinder däitlech méi séier wéi Ultraschall-/Thermoschall- (Keil-) Verbinder, wat Thermoschall-Kugelverbindung zur dominanter Verbindungstechnologie an der Mikroelektronik an de leschte méi wéi 50 Joer mécht. Bandverbindung:
Bandverbindung, mat flaache metallesche Bänner, ass zënter Joerzéngten dominant an der HF- an Mikrowellenelektronik (Band bitt eng bedeitend Verbesserung vum Signalverloscht [Skin-Effekt] am Verglach mat traditionellem ronne Drot). Kleng Goldbänner, typescherweis bis zu 75µm breet an 25µm déck, ginn iwwer en thermoschallesche Prozess mat engem grousse flaache Keilverbindungsinstrument verbonnen. Aluminiumbänner bis zu 2.000µm breet an 250µm déck kënnen och mat engem Ultraschall-Keilprozess verbonnen ginn, well d'Ufuerderung fir Verbindungsverbindungen mat méi niddreger Schleif an héijer Dicht zougeholl huet.

Wat ass e Goldbindungsdraht?

Golddrotverbindung ass de Prozess, bei deem Golddrot un zwou Punkten an enger Baugrupp befestegt gëtt, fir eng Verbindung oder e elektresch leedenden Wee ze bilden. Hëtzt, Ultraschall a Kraaft ginn all agesat, fir d'Befestigungspunkten fir de Golddrot ze bilden. De Prozess fir de Befestigungspunkt ze kreéieren fänkt mat der Bildung vun enger Goldkugel un der Spëtzt vum Drotverbindungsinstrument, dem Kapillar, un. Dës Kugel gëtt op déi erhëtzt Baugruppuewerfläch gedréckt, während souwuel eng applikatiounsspezifesch Kraaft wéi och eng Frequenz vun 60kHz - 152kHz Ultraschallbewegung mam Instrument ugewannt ginn. Soubal déi éischt Bindung gemaach gouf, gëtt den Drot op eng streng kontrolléiert Manéier manipuléiert, fir déi passend Schlaangform fir d'Geometrie vun der Baugrupp ze bilden. Déi zweet Bindung, dacks als Stich bezeechent, gëtt dann op der anerer Uewerfläch geformt, andeems mam Drot gedréckt gëtt an eng Klammer benotzt gëtt, fir den Drot un der Bindung ze räissen.

D'Verbindung vu Golddrot bitt eng Verbindungsmethod a Päckchen, déi héich elektresch leetfäeg ass, bal eng Gréisstenuerdnung méi grouss wéi e puer Läitmaterialien. Zousätzlech hunn Golddrot eng héich Oxidatiounstoleranz am Verglach mat anere Drotmaterialien a si méi mëll wéi déi meescht, wat fir empfindlech Uewerflächen essentiell ass.
De Prozess kann och jee no de Bedierfnesser vun der Montage variéieren. Bei empfindleche Materialien kann eng Goldkugel op déi zweet Verbindungsfläch placéiert ginn, fir souwuel eng méi staark Verbindung wéi och eng "méi mëll" Verbindung ze kreéieren, fir Schied un der Uewerfläch vum Baudeel ze vermeiden. Bei enke Plazen kann eng eenzeg Kugel als Ausgangspunkt fir zwou Verbindungen benotzt ginn, wouduerch eng "V"-fërmeg Verbindung entsteet. Wann eng Drotverbindung méi robust muss sinn, kann eng Kugel op eng Naht placéiert ginn, fir eng Sécherheetsverbindung ze bilden, wat d'Stabilitéit an d'Festigkeet vum Drot erhéicht. Déi vill verschidden Uwendungen a Variatioune vun der Drotverbindung si bal onlimitéiert a kënnen duerch d'Benotzung vun der automatiséierter Software op de Drotverbindungssystemer vu Palomar erreecht ginn.