와이어 본딩 도구 본딩 웨지
이 글에서는 마이크로 어셈블리 와이어 본딩에 일반적으로 사용되는 본딩 웨지의 구조, 재료 및 선택 아이디어를 소개합니다.스플리터는 스틸 노즐 및 수직 바늘이라고도 하며, 일반적으로 세척, 디바이스 칩 소결, 와이어 본딩, 밀봉 캡 및 기타 공정을 포함하는 반도체 패키징 공정에서 와이어 본딩의 중요한 구성 요소입니다.와이어 본딩은 칩과 기판 간의 전기적 상호 연결 및 정보 상호 통신을 실현하는 기술입니다.스플린터는 와이어 본딩 머신에 설치됩니다.외부 에너지(초음파, 압력, 열)의 작용 하에서 금속의 소성 변형과 원자의 고체상 확산을 통해 와이어(금선, 금 스트립, 알루미늄선, 알루미늄 스트립, 구리선, 구리 스트립)와 본딩 패드가 형성됩니다.그림 1과 같이 칩과 회로 간의 상호 연결을 달성합니다.
1. 본딩 웨지 구조
분할 도구의 본체는 일반적으로 원통형이고 커터 헤드의 모양은 쐐기 모양입니다. 커터 뒷면에는 본딩 리드를 관통하기 위한 구멍이 있으며 구멍 개구부는 사용된 리드의 와이어 직경과 관련이 있습니다. 커터 헤드의 끝면은 사용 필요에 따라 다양한 구조를 가지고 있으며 커터 헤드의 끝면은 솔더 조인트의 크기와 모양을 결정합니다. 사용 시 리드 와이어는 스플리터의 개구부 구멍을 통과하여 리드 와이어와 본딩 영역의 수평면 사이에 30° ~ 60° 각도를 형성합니다. 스플리터가 본딩 영역으로 떨어지면 스플리터가 본딩 영역에 리드 와이어를 눌러 삽 또는 말굽 솔더 조인트를 형성합니다. 일부 본딩 웨지는 그림 2에 나와 있습니다.
2. 본딩 웨지 재료
본딩 작업 과정에서 본딩 웨지를 통과하는 본딩 와이어는 클리버 헤드와 솔더 패드 금속 사이에 압력과 마찰을 발생시킵니다. 따라서 일반적으로 경도와 인성이 높은 재료를 사용하여 클리버를 만듭니다. 초핑 및 본딩 방법의 요구 사항을 결합하여 초핑 재료는 밀도가 높고 굽힘 강도가 높으며 매끄러운 표면을 처리할 수 있어야 합니다. 일반적인 절단 재료로는 텅스텐 카바이드(경질 합금), 티타늄 카바이드 및 세라믹이 있습니다.
텅스텐 카바이드는 손상에 대한 저항성이 강하고 초기에 절삭 공구 생산에 널리 사용되었습니다. 그러나 텅스텐 카바이드의 가공은 비교적 어렵고 밀도가 높고 기공이 없는 가공 표면을 얻는 것이 쉽지 않습니다. 텅스텐 카바이드는 열전도도가 높습니다. 본딩 공정 중에 솔더 패드의 열이 절삭 날에 의해 옮겨지는 것을 방지하기 위해 본딩 공정 중에 텅스텐 카바이드 절삭 날을 가열해야 합니다.
티타늄 카바이드의 재료 밀도는 텅스텐 카바이드보다 낮고 텅스텐 카바이드보다 더 유연합니다. 동일한 초음파 변환기와 동일한 블레이드 구조를 사용할 때 티타늄 카바이드 블레이드로 전송된 초음파에 의해 생성되는 블레이드의 진폭은 텅스텐 카바이드 블레이드보다 20% 더 큽니다.
최근 몇 년 동안 세라믹은 매끄러움, 밀도, 기공 없음, 안정적인 화학적 특성의 우수한 특성으로 인해 절삭 공구 생산에 널리 사용되었습니다. 세라믹 클리버의 끝면 및 구멍 가공은 텅스텐 카바이드보다 우수합니다. 또한 세라믹 클리브의 열전도도가 낮고 클리브 자체는 가열되지 않은 상태로 둘 수 있습니다.
3. 본딩 웨지 선택
선택은 리드 와이어의 본딩 품질을 결정합니다. 본딩 패드 크기, 본딩 패드 간격, 용접 깊이, 리드 직경 및 경도, 용접 속도 및 정확도와 같은 요인을 종합적으로 고려해야 합니다. 웨지 스플릿은 일반적으로 직경이 1/16인치(1.58mm)이며 솔리드 및 홀로우 스플릿으로 나뉩니다. 대부분의 웨지 스플릿은 와이어를 30°, 45° 또는 60° 피드 각도로 커터 바닥에 공급합니다. 홀로우 스플리터는 깊은 캐비티 제품에 대해 선택되며 와이어는 그림 3과 같이 홀로우 웨지 스플리터를 수직으로 통과합니다. 솔리드 클리버는 빠른 본딩 속도와 높은 솔더 조인트 일관성으로 인해 대량 생산에 종종 선택됩니다. 홀로우 스플릿은 깊은 캐비티 제품을 본딩하는 능력으로 선택되며 솔리드 스플릿과의 본딩 차이는 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3에서 볼 수 있듯이 깊은 캐비티를 본딩하거나 측벽이 있는 경우 솔리드 스플릿 나이프의 와이어가 측벽에 닿기 쉬워 숨겨진 본드가 발생합니다. 홀로우 스플릿 나이프는 이 문제를 피할 수 있습니다. 그러나 솔리드 스플릿 나이프와 비교할 때 홀로우 스플릿 나이프는 본딩 속도가 낮고 솔더 조인트의 일관성을 제어하기 어렵고 테일 와이어의 일관성을 제어하기 어려운 등 몇 가지 단점이 있습니다.
본딩 웨지의 팁 구조는 그림 4에 나와 있습니다.
구멍 직경(H): 구멍은 본딩 라인이 커터를 매끄럽게 통과할 수 있는지 여부를 결정합니다. 내부 구멍이 너무 크면 본딩 포인트가 오프셋되거나 LOOP 오프셋되고 솔더 조인트 변형도 비정상적입니다. 내부 구멍이 너무 작으면 본딩 라인과 스플리터의 내벽이 마찰되어 마모가 발생하고 본딩 품질이 떨어집니다. 본딩 와이어에는 와이어 공급 각도가 있으므로 본딩 와이어의 구멍과 스플릿 나이프 사이의 간격은 일반적으로 10μm 이상이어야 와이어 공급 프로세스 중에 마찰이나 저항이 발생하지 않습니다.
전면 반경(FR): FR은 기본적으로 첫 번째 본드에 영향을 미치지 않으며, 주로 LOOP 공정을 제공하여 두 번째 본드 전환을 위해 라인 아크 형성을 용이하게 합니다. 너무 작은 FR 선택은 두 번째 용접 루트의 균열이나 균열을 증가시킵니다. 일반적으로 FR의 크기 선택은 와이어 직경과 같거나 약간 더 큽니다. 금 와이어의 경우 FR은 와이어 직경보다 작게 선택할 수 있습니다.
백 라디우스(BR): BR은 주로 LOOP 공정 중 첫 번째 본드를 전환하는 데 사용되어 첫 번째 본드 라인의 아크 형성을 용이하게 합니다. 둘째, 와이어 파손을 용이하게 합니다. BR을 선택하면 와이어 파손 공정 중 테일 와이어 형성의 일관성을 유지하는 데 도움이 되므로 테일 와이어 제어에 유익하고 긴 테일 와이어로 인한 단락과 짧은 테일 와이어로 인한 솔더 조인트의 불량한 변형을 방지합니다. 일반적으로 금 와이어는 더 작은 BR을 사용하여 와이어를 깨끗하게 절단하는 데 도움이 됩니다. BR을 너무 작게 선택하면 솔더 조인트의 루트에 균열이나 파손이 발생하기 쉽습니다. 과도한 선택은 용접 공정에서 와이어가 불완전하게 파손될 수 있습니다. 일반적인 BR의 크기 선택은 와이어 직경과 동일합니다. 금 와이어의 경우 BR은 와이어 직경보다 작게 선택할 수 있습니다.
본드 플랫(BF): BF의 선택은 와이어 직경과 패드 크기에 따라 달라집니다. GJB548C에 따르면 웨지 용접의 길이는 와이어 직경의 1.5~6배여야 합니다. 너무 짧은 키는 본딩 강도에 쉽게 영향을 미치거나 본딩이 안전하지 않을 수 있습니다. 따라서 일반적으로 와이어 직경보다 1.5배 더 커야 하며 길이는 패드 크기를 초과하거나 와이어 직경보다 6배 더 길어서는 안 됩니다.
본드 길이(BL): BL은 그림 4와 같이 주로 FR, BF 및 BR로 구성됩니다. 따라서 패드 크기가 너무 작을 경우 분할 칼의 FR, BF 및 BR 크기가 패드 크기 내에 있는지 주의해야 패드 솔더 조인트를 초과하지 않습니다. 일반적으로 BL = BF + 1/3FR + 1/3BR입니다.
4. 요약하다
본딩 웨지 마이크로어셈블리 리드 본딩을 위한 중요한 도구입니다. 토목 분야에서 리드 본딩은 주로 칩, 메모리, 플래시 메모리, 센서, 가전제품, 자동차 전자제품, 전력 장치 및 기타 산업에 사용됩니다. 군사 분야에서 리드 본딩은 주로 RF 칩, 필터, 미사일 추적기, 무기 및 장비, 전자 정보 대책 시스템, 우주 위상 배열 레이더 T/R 구성 요소, 군용 전자제품, 항공우주, 항공 및 통신 산업에 사용됩니다. 이 논문에서는 일반적인 본딩 웨지의 재료, 구조 및 선택 아이디어를 소개하여 사용자가 가장 적합한 웨지 분할을 선택하여 우수한 용접 품질을 얻고 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.