Outil de liaison de fils, coin de liaison

Cet article présente la structure, les matériaux et les idées de sélection des cales de connexion couramment utilisées pour le micro-assemblage par micro-soudage. Le séparateur, également appelé buse en acier et aiguille verticale, est un composant important du micro-soudage dans le processus de conditionnement des semi-conducteurs, qui comprend généralement le nettoyage, le frittage des puces, le micro-soudage, le scellement des capuchons, etc. Le micro-soudage est une technologie permettant l'interconnexion électrique et la communication d'informations entre la puce et le substrat. Le séparateur est installé sur la machine de micro-soudage. Sous l'action d'une énergie externe (ultrasons, pression, chaleur), par déformation plastique du métal et diffusion atomique en phase solide, le fil (fil d'or, bande d'or, fil d'aluminium, fil d'aluminium, fil de cuivre, bande de cuivre) et le plot de connexion sont formés. L'interconnexion entre la puce et le circuit est réalisée, comme illustré à la figure 1.

1. Structure en coin de liaison

Le corps principal de l'outil de séparation est généralement cylindrique et la tête de coupe est en forme de coin. L'arrière de l'outil est percé d'un trou pour la pénétration du fil de soudure, dont l'ouverture est adaptée au diamètre du fil utilisé. L'extrémité de la tête de coupe présente différentes structures selon les besoins, et elle détermine la taille et la forme du joint de soudure. Lors de l'utilisation, le fil de soudure passe par l'ouverture du séparateur et forme un angle de 30° à 60° avec le plan horizontal de la zone de soudure. Lorsque le séparateur descend sur la zone de soudure, il presse le fil de soudure contre celle-ci pour former un joint de soudure en forme de pelle ou de fer à cheval. La figure 2 illustre des exemples de joints de soudure en forme de coin.

2. Matériau de cale de liaison

Lors du soudage, les fils de soudure traversant la cale de soudage génèrent une pression et une friction entre la tête du cliveur et le métal du plot de soudure. Par conséquent, des matériaux très durs et résistants sont généralement utilisés pour la fabrication des cliveurs. Pour répondre aux exigences des méthodes de soudage et de coupe, le matériau de coupe doit présenter une densité élevée, une résistance élevée à la flexion et une surface lisse. Les matériaux de coupe courants incluent le carbure de tungstène (alliage dur), le carbure de titane et la céramique.

Le carbure de tungstène présente une excellente résistance aux dommages et a été largement utilisé dans la fabrication d'outils de coupe à ses débuts. Cependant, son usinage est relativement complexe et il est difficile d'obtenir une surface dense et sans pores. Le carbure de tungstène possède une conductivité thermique élevée. Afin d'éviter que la chaleur de la pastille de soudure ne soit évacuée par l'arête de coupe lors du soudage, celle-ci doit être chauffée pendant le processus.

La densité du carbure de titane est inférieure à celle du carbure de tungstène et sa flexibilité est supérieure. Avec le même transducteur ultrasonore et la même structure de lame, l'amplitude de l'onde ultrasonore transmise à la lame en carbure de titane est 20 % supérieure à celle de la lame en carbure de tungstène.

Ces dernières années, la céramique a été largement utilisée dans la production d'outils de coupe en raison de ses excellentes caractéristiques de lissé, de densité, d'absence de pores et de propriétés chimiques stables. L'usinage des faces d'extrémité et des trous des cliveuses en céramique est supérieur à celui des cliveuses en carbure de tungstène. De plus, la conductivité thermique des cliveuses en céramique est faible et la cliveuse elle-même peut rester non chauffée.

3. Sélection de la cale de liaison

Le choix détermine la qualité de la soudure du fil conducteur. Des facteurs tels que la taille et l'espacement des plots de soudure, la profondeur de soudure, le diamètre et la dureté du fil, la vitesse et la précision de soudage doivent être pris en compte. Les clivages en coin ont généralement un diamètre de 1,58 mm (1/16 pouce) et se divisent en clivages pleins et creux. La plupart des clivages en coin alimentent le fil au fond de la fraise avec un angle d'alimentation de 30°, 45° ou 60°. Les clivages creux sont choisis pour les produits à cavités profondes, et le fil y est introduit verticalement, comme illustré à la figure 3. Les clivages pleins sont souvent choisis pour la production de masse en raison de leur taux de soudure rapide et de la grande régularité des joints de soudure. Les clivages creux sont choisis pour leur capacité à souder les produits à cavités profondes, et la différence de soudure avec les clivages pleins est illustrée à la figure 3.

Comme le montre la figure 3, lors du soudage d'une cavité profonde ou d'une paroi latérale, le fil du couteau fendu plein touche facilement la paroi latérale, créant ainsi une soudure cachée. Le couteau fendu creux permet d'éviter ce problème. Cependant, comparé au couteau fendu plein, le couteau fendu creux présente également des inconvénients, tels qu'un faible taux de soudure et une difficulté à contrôler la consistance du joint de soudure et du fil de queue.

La structure de la pointe du coin de liaison est illustrée à la figure 4.

Diamètre du trou (H) : L'ouverture détermine le passage fluide de la ligne de soudure à travers le couteau. Une ouverture intérieure trop grande peut entraîner un décalage du point de soudure ou un décalage en boucle, voire une déformation anormale du joint de soudure. Une ouverture intérieure trop petite peut provoquer un frottement entre la ligne de soudure et la paroi interne du séparateur, entraînant une usure et une dégradation de la qualité de la soudure. Le fil de soudure ayant un angle d'alimentation, l'espace entre le trou du fil de soudure et le couteau doit généralement être supérieur à 10 μm afin d'éviter tout frottement ou résistance lors de l'alimentation du fil.

Rayon avant (FR) : Le FR n'affecte pas la première liaison. Il assure principalement le processus de boucle pour la transition de la seconde liaison et facilite la formation d'arcs. Un FR trop petit augmentera la fissuration de la racine de la seconde soudure. En général, la taille du FR est égale ou légèrement supérieure au diamètre du fil. Pour les fils d'or, un FR inférieur au diamètre du fil peut être sélectionné.

Rayon arrière (BR) : Le BR est principalement utilisé pour la transition de la première liaison lors du procédé LOOP, facilitant ainsi la formation de l'arc. Il facilite également la rupture du fil. Le choix du BR permet de maintenir la régularité de la formation des fils de soudure lors de la rupture, ce qui améliore le contrôle des fils de soudure et évite les courts-circuits causés par des fils de soudure longs, ainsi que la déformation des soudures causée par des fils de soudure courts. En général, un BR plus petit est utilisé pour les fils d'or afin de faciliter la coupe. Un BR trop petit peut provoquer des fissures ou des fractures à la racine de la soudure. Un choix excessif peut entraîner une rupture incomplète du fil lors du soudage. La taille du BR est généralement choisie en fonction du diamètre du fil. Pour les fils d'or, un BR plus petit peut être choisi.

Joint plat (BF) : Le choix du BF dépend du diamètre du fil et de la taille de la pastille. Selon la norme GJB548C, la longueur de la soudure en coin doit être comprise entre 1,5 et 6 fois celle du fil, car des clés trop courtes peuvent facilement affecter la force de liaison ou compromettre la solidité de la liaison. Par conséquent, la longueur doit généralement être 1,5 fois supérieure au diamètre du fil, et ne doit pas dépasser la taille de la pastille ni être 6 fois supérieure à celle du fil.

Longueur de liaison (BL) : BL est principalement composé de FR, BF et BR, comme illustré à la figure 4. Par conséquent, lorsque la taille du plot est trop petite, il faut vérifier que la taille des FR, BF et BR du couteau de séparation est comprise dans la taille du plot afin d'éviter tout dépassement de la soudure du plot. Généralement BL = BF + 1/3 FR + 1/3 BR.

4.Résumez

Coin de liaison Le soudage au plomb est un outil essentiel pour le soudage de micro-assemblages. Dans le domaine civil, le soudage au plomb est principalement utilisé dans les puces, les mémoires, les mémoires flash, les capteurs, l'électronique grand public, l'électronique automobile, les dispositifs d'alimentation et d'autres industries. Dans le domaine militaire, il est principalement utilisé dans les puces RF, les filtres, les autodirecteurs de missiles, les armes et équipements, les systèmes de contre-mesures électroniques, les composants de radars à réseau phasé spatiaux, l'électronique militaire, l'aérospatiale, l'aviation et les communications. Cet article présente le matériau, la structure et le choix des cales de soudage courantes, ce qui permet aux utilisateurs de choisir les cales les plus adaptées pour obtenir une soudure de qualité et réduire les coûts.