Herramienta de unión de cables cuña de unión
Este artículo presenta la estructura, los materiales y las ideas de selección de cuñas de unión comúnmente utilizadas para la unión de cables de microensamblaje. El divisor, también conocido como boquilla de acero y aguja vertical, es un componente importante de la unión de cables en el proceso de empaquetado de semiconductores, que generalmente incluye limpieza, sinterización de chips de dispositivos, unión de cables, tapa de sellado y otros procesos. La unión de cables es una tecnología para lograr la interconexión eléctrica y la intercomunicación de información entre el chip y el sustrato. La astilla se instala en la máquina de unión de cables. Bajo la acción de energía externa (ultrasonidos, presión, calor), a través de la deformación plástica del metal y la difusión de átomos en fase sólida, se forman el cable (cable de oro, tira de oro, cable de aluminio, tira de aluminio, cable de cobre, tira de cobre) y la almohadilla de unión. Para lograr la interconexión entre el chip y el circuito, como se muestra en la Figura 1.
1. Estructura de cuña de unión
El cuerpo principal de la herramienta de división suele ser cilíndrico y la forma del cabezal de corte es en forma de cuña. La parte posterior del cortador tiene un orificio para penetrar el cable de unión, y la apertura del orificio está relacionada con el diámetro del cable del cable utilizado. La cara final del cabezal de corte tiene una variedad de estructuras según las necesidades de uso, y la cara final del cabezal de corte determina el tamaño y la forma de la junta de soldadura. Cuando está en uso, el cable pasa a través del orificio de apertura del divisor y forma un ángulo de 30° ~ 60° entre el cable y el plano horizontal del área de unión. Cuando el divisor cae al área de unión, presionará el cable sobre el área de unión para formar una junta de soldadura en forma de pala o herradura. Algunas cuñas de unión se muestran en la Figura 2.
2. Material de cuña de unión
Durante el proceso de trabajo de unión, los cables de unión que pasan a través de la cuña de unión generan presión y fricción entre el cabezal de la cuchilla y el metal de la almohadilla de soldadura. Por lo tanto, generalmente se utilizan materiales con alta dureza y tenacidad para hacer cuchillas. Al combinar los requisitos de los métodos de corte y unión, se requiere que el material de corte tenga alta densidad, alta resistencia a la flexión y pueda procesar una superficie lisa. Los materiales de corte comunes incluyen carburo de tungsteno (aleación dura), carburo de titanio y cerámica.
El carburo de tungsteno tiene una gran resistencia a los daños y se utilizó ampliamente en la producción de herramientas de corte en los primeros tiempos. Sin embargo, el mecanizado del carburo de tungsteno es relativamente difícil y no es fácil obtener una superficie de procesamiento densa y sin poros. El carburo de tungsteno tiene una alta conductividad térmica. Para evitar que el calor de la almohadilla de soldadura se lo lleve el borde de corte durante el proceso de unión, el borde de corte de carburo de tungsteno debe calentarse durante el proceso de unión.
La densidad del material del carburo de titanio es menor que la del carburo de tungsteno y es más flexible que el carburo de tungsteno. Cuando se utiliza el mismo transductor ultrasónico y la misma estructura de la cuchilla, la amplitud de la cuchilla generada por la onda ultrasónica transmitida a la cuchilla de carburo de titanio es un 20% mayor que la de la cuchilla de carburo de tungsteno.
En los últimos años, la cerámica se ha utilizado ampliamente en la producción de herramientas de corte debido a sus excelentes características de suavidad, densidad, ausencia de poros y propiedades químicas estables. El procesamiento de la cara final y de los orificios de las cuchillas de cerámica es mejor que el del carburo de tungsteno. Además, la conductividad térmica de las cuchillas de cerámica es baja y la cuchilla en sí puede dejarse sin calentar.
3. Selección de cuñas de unión
La selección determina la calidad de la unión del cable conductor. Se deben considerar exhaustivamente factores como el tamaño de la almohadilla de unión, el espaciado de la almohadilla de unión, la profundidad de la soldadura, el diámetro y la dureza del cable, la velocidad y la precisión de la soldadura. Las hendiduras en cuña suelen tener un diámetro de 1/16 de pulgada (1,58 mm) y se dividen en hendiduras sólidas y huecas. La mayoría de las hendiduras en cuña introducen el cable en la parte inferior del cortador en un ángulo de alimentación de 30°, 45° o 60°. Las hendiduras huecas se seleccionan para productos de cavidad profunda y el cable se pasa verticalmente a través de la hendidura en cuña hueca, como se muestra en la Figura 3. Las hendiduras sólidas a menudo se seleccionan para la producción en masa debido a su rápida tasa de unión y alta consistencia de la junta de soldadura. Las hendiduras huecas se eligen por su capacidad para unir productos de cavidad profunda y la diferencia en la unión con las hendiduras sólidas se muestra en la Figura 3.
Como se puede ver en la figura 3, al unir una cavidad profunda o hay una pared lateral, el alambre de la cuchilla partida sólida es fácil de tocar la pared lateral, lo que provoca una unión oculta. La cuchilla partida hueca puede evitar este problema. Sin embargo, en comparación con la cuchilla partida sólida, la cuchilla partida hueca también tiene algunas deficiencias, como baja tasa de unión, dificultad para controlar la consistencia de la junta de soldadura y dificultad para controlar la consistencia del alambre de cola.
La estructura de la punta de la cuña de unión se muestra en la Figura 4.
Diámetro del orificio (H): la apertura determina si la línea de unión puede pasar a través del cortador sin problemas. Si la apertura interna es demasiado grande, el punto de unión se desviará o se desviará LOOP, e incluso la deformación de la junta de soldadura será anormal. La apertura interna es demasiado pequeña, la línea de unión y la pared interna del divisor se friccionan, lo que resulta en desgaste, lo que reduce la calidad de la unión. Dado que el cable de unión tiene un ángulo de alimentación de cable, el espacio entre el orificio del cable de unión y la cuchilla divisora generalmente debe ser mayor a 10 μm para garantizar que no haya fricción ni resistencia durante el proceso de alimentación del cable.
Radio frontal (FR): El radio frontal no afecta básicamente a la primera unión, sino que proporciona principalmente el proceso LOOP para la transición de la segunda unión, con el fin de facilitar la formación del arco de línea. Una selección de radio frontal demasiado pequeña aumentará la posibilidad de grietas o fisuras en la segunda raíz de soldadura. En general, la selección del tamaño de radio frontal es igual o ligeramente mayor que el diámetro del alambre; en el caso del alambre de oro, el radio frontal se puede seleccionar para que sea menor que el diámetro del alambre.
Radio posterior (BR): El BR se utiliza principalmente para la transición de la primera unión durante el proceso LOOP, lo que facilita la formación del arco de la primera línea de unión. En segundo lugar, facilita la rotura del cable. La selección del BR ayuda a mantener la consistencia en la formación de los cables de cola durante el proceso de rotura del cable, lo que es beneficioso para el control del cable de cola y evita cortocircuitos causados por cables de cola largos, así como una mala deformación de una junta de soldadura causada por cables de cola cortos. En términos generales, el cable de oro utiliza un BR más pequeño para ayudar a cortar el cable de forma limpia. Si el BR se selecciona demasiado pequeño, es fácil provocar grietas o fracturas en la raíz de una junta de soldadura; una selección excesiva puede provocar una rotura incompleta del cable en el proceso de soldadura. La selección del tamaño del BR general es la misma que el diámetro del cable; para el cable de oro, se puede elegir que el BR sea más pequeño que el diámetro del cable.
Soldadura plana (BF): la selección de BF depende del diámetro del alambre y del tamaño de la almohadilla. Según GJB548C, la longitud de la soldadura de cuña debe ser entre 1,5 y 6 veces mayor que el diámetro del alambre, ya que las cuñas demasiado cortas pueden afectar fácilmente la resistencia de la unión o la unión puede no ser segura. Por lo tanto, generalmente debe ser 1,5 veces mayor que el diámetro del alambre y la longitud no debe exceder el tamaño de la almohadilla ni 6 veces mayor que el diámetro del alambre.
Longitud de unión (BL): BL se compone principalmente de FR, BF y BR, como se muestra en la Figura 4. Por lo tanto, cuando el tamaño de la almohadilla es demasiado pequeño, debemos prestar atención a si el tamaño de FR, BF y BR de la cuchilla de división está dentro del tamaño de la almohadilla para evitar exceder la junta de soldadura de la almohadilla. Generalmente BL = BF + 1/3FR + 1/3BR.
4.Resumir
Cuña de unión es una herramienta importante para la unión de conductores de microensamblaje. En el campo civil, la unión de conductores se utiliza principalmente en chips, memorias, memorias flash, sensores, electrónica de consumo, electrónica automotriz, dispositivos de potencia y otras industrias. En el campo militar, la unión de conductores se utiliza principalmente en chips de RF, filtros, buscadores de misiles, armas y equipos, sistemas de contramedidas de información electrónica, componentes T/R de radar de matriz en fase a bordo de vehículos espaciales, electrónica militar, aeroespacial, aviación e industrias de comunicaciones. En este documento, se presenta el material, la estructura y la idea de selección de cuñas de unión comunes, lo que resulta útil para ayudar a los usuarios a elegir las divisiones de cuña más adecuadas, a fin de obtener una buena calidad de soldadura y reducir los costos.