Pesquisa sobre o processo de aplicação de lâmina de corte em máquina de solda de embalagens de circuito integrado

Resumo:

A cunha é uma ferramenta crucial no processo de ligação de fios em testes de circuitos integrados. A seleção correta da cunha determina a estabilidade, confiabilidade e economia do processo de colagem. Com base na seleção e substituição de cunhas para a máquina de colagem de fios ASM-AB339, este artigo apresenta os métodos de seleção e desmontagem de cunhas. O estudo conclui que a seleção adequada da cunha pode efetivamente aliviar o desgaste do equipamento de ligação do fio e da face final da ponta da cunha, prolongando assim a vida útil de ambos.

0 Introdução

A embalagem de circuitos integrados, também conhecida como embalagem eletrônica, é um processo indispensável na produção de chips de circuitos integrados, servindo como uma ponte vital entre dispositivos eletrônicos e sistemas eletrônicos. Ele não apenas conecta circuitos, protege chips e aumenta a condutividade térmica dos dispositivos, mas, mais importante ainda, conecta as juntas de solda da almofada de alumínio no chip wafer aos pinos dentro da estrutura de chumbo usando fios de ouro (ou cobre), produzindo assim vários efeitos de circuito. A cunha é uma ferramenta crucial no processo de ligação de fios em testes de circuitos integrados. Ele corta com eficiência as juntas de solda formadas entre os fios de ouro (ou cobre) e os pinos internos, garantindo a eficiência, confiabilidade e estabilidade da produção de circuitos integrados.

1. Processo de ligação de fios

A ligação de fios é um processo crucial no empacotamento e teste de circuitos integrados. A qualidade do processo de ligação dos fios tem um impacto significativo no desempenho elétrico, na estabilidade e na confiabilidade de todo o dispositivo embalado. Aproximadamente 30% das falhas de dispositivos semicondutores são causadas por problemas de interconexão de chips; portanto, a resistência da ligação dos fios tem um impacto significativo na confiabilidade dos dispositivos semicondutores [1-2].

1.1 Métodos de ligação de fios

O chip é fixado a uma estrutura de metal e o processo de ligação do fio é usado para conectar sequencialmente fios de metal finos ao chip e à estrutura de chumbo para completar a ligação. A soldagem por colagem de fio utiliza métodos como aquecimento, pressurização e ultrassom para quebrar a camada de óxido na superfície do objeto a ser colado, causando deformação plástica, conseguindo assim um contato muito forte entre o fio e a superfície a ser colada, formando assim uma junta de solda. Entre os métodos de ligação de fios, a ligação termo-de pressão, a ligação ultrassônica e a ligação termoacústica são os mais comumente usados ​​[3-4].

1.2 Processo de ligação de fios

1.2.1 Processo de ligação de esferas

O processo de ligação da esfera é o seguinte: O fio de ligação é inserido verticalmente em uma ferramenta de cunha cilíndrica. Sob a ação de uma faísca elétrica, o fio é aquecido e derretido até o estado líquido. Devido à tensão superficial do líquido, ele forma uma bola. A cunha desce e aplica pressão na esfera de solda, fazendo com que a esfera de solda se una à almofada de alumínio do circuito integrado, completando o processo de soldagem. Depois, a cunha é levantada e se move ao longo de uma trilha pré-determinada. Quando atinge a posição interna do pino, a pressão e a energia ultrassônica são utilizadas para completar a soldagem, formando uma junta de solda [5-6].

1.2.2 Processo de colagem em cunha

O processo de colagem em cunha é o seguinte: um fio de metal é inserido em um pequeno-orifício predefinido na parte de trás da cunha, fazendo com que o fio de metal forme um ângulo de 30 graus a 60 graus com o plano da área de colagem. Em seguida, a cunha desce e, quando atinge a área de colagem da almofada de solda, pressiona o fio de metal na superfície da área de colagem. Soldagem ultrassônica ou soldagem termoacústica é usada para completar a ligação. Depois, a cunha é levantada e se move ao longo de uma trilha pré-determinada. Quando atinge a posição interna do pino, completa a soldagem usando pressão e energia ultrassônica para formar uma junta de solda [7].

2. Função e Método de Seleção da Cunha

2.1 Função da Cunha

A cunha é um dos principais componentes em equipamentos de embalagem de semicondutores. Geralmente é feito de materiais cerâmicos ou compósitos cerâmicos e inclui um corpo de lâmina, um orifício central cônico (também chamado de orifício de direção vertical) e uma ponta (ponta da lâmina) localizada na parte superior da extremidade frontal do corpo da lâmina. O corpo da lâmina e a ponta são corpos rotativos com o eixo central do orifício do núcleo cônico como eixo de simetria. A função do furo do núcleo cônico é permitir a passagem do fio de ligação. Na abertura frontal do furo do núcleo cônico, o diâmetro do furo do núcleo cônico se expande gradativamente, ou seja, a abertura frontal do furo do núcleo cônico é alargada, formando assim o chanfro do furo do núcleo cônico, também conhecido como ângulo tangente interno, que facilita o engate da esfera metálica utilizada na colagem do fio. Além disso, as tangentes em ambos os lados da seção longitudinal da ponta da ponta têm formato de arco-, formando assim um determinado ângulo com a superfície de trabalho, ou seja, o ângulo da superfície de trabalho [8-10]. 2.2 Método de seleção para cutelos

A seleção dos cutelos deve considerar de forma abrangente fatores como diâmetro do fio de ouro, tamanho da almofada de alumínio, espaçamento da almofada de alumínio e alturas de arco adjacentes.

1) Selecione a abertura do cutelo (H) com base no diâmetro do fio de ouro. A fórmula de estimativa é: Abertura (H)=Diâmetro do fio de ouro + Valor empírico (0,5-0,8 mil).

2) Selecione o diâmetro interno do chanfro (DC) com base no tamanho da pastilha de alumínio. A fórmula de estimativa é: Diâmetro interno do chanfro (DC)=Tamanho da almofada de alumínio - Valor empírico 0,8-0,9 mil.

3) Selecione o diâmetro da cabeça do cutelo (D) t com base no espaçamento das almofadas de alumínio. A fórmula de estimativa é: Diâmetro da cabeça (D)t=2 × Espaçamento entre almofadas de alumínio - Diâmetro médio da bola de ouro.

4) Selecione o formato da cabeça do cutelo com base nas alturas e espaçamentos adjacentes do arco.

2.3 Comparação do diâmetro do cortador e do fio de ouro

3.1 Descarregando o cortador antigo

Pressione o botão "ChgCap" na máquina de solda por pressão ASM-AB339 e use uma chave de torque para girar o parafuso do cortador no sentido anti-horário 1-2 voltas para remover o cortador antigo.

3.2 Carregando o novo cortador

1) A tela da máquina de solda por pressão ASM-AB339 exibe informações de carregamento. Use uma pinça para segurar o meio do cortador a ser substituído, insira a extremidade superior do cortador no orifício, fazendo com que a extremidade superior do cortador fique nivelada com a superfície superior. Use uma chave inglesa para ajustar o torque no sentido horário para 1,8-2 N e aperte o parafuso do cortador.

2) Pressione o botão "Enter" na máquina de solda por pressão ASM-AB339 duas vezes consecutivas.

3) A máquina de solda por pressão ASM-AB339 entra na fase de detecção automática ultrassônica.

4) Pressione a tecla "Stop" na máquina de solda por pressão ASM-AB339 duas vezes consecutivas.

5) Pressione a tecla "Enter" na máquina de solda por pressão ASM-AB339. Pressione 1 para redefinir as estatísticas capilares e pressione Enter para continuar. Pressione “1” novamente para limpar a contagem capilar.

6) Pressione a tecla "Enter" na máquina de solda por pressão ASM-AB339. Alinhe a mira com o pino (L/F) e pressione “Enter” novamente para fazer uma marca no pino com o capilar. Mova o painel de controle até que a cruz fique alinhada com o centro da marca.

7) Nível de abeto com ajuste automático: Ajusta automaticamente a distância horizontal (altura da haste de ignição) entre a haste de disparo e a lâmina de corte: A=sim B=não STOP=saída. Pressione "A" para exibir: "Ajustar nível de abeto" ajusta a distância horizontal entre a haste de disparo e a lâmina de corte. Use as teclas de seta para cima e para baixo para nivelar a cabeça da lâmina de corte (ponta) com a cabeça da haste de disparo (ponta) e pressione "Enter → Stop" para sair.

8) Pressione Shift+CtrlSr/EFO para medir a altura.

4. Conclusão

Por meio de pesquisas sobre o processo de seleção e substituição da lâmina de corte para a máquina de solda por pressão ASM{0}}AB339, são propostos um método eficaz para selecionar lâminas de corte e uma especificação padrão para o processo de substituição de lâminas de corte para a máquina de solda por pressão ASM-AB339 e máquinas de solda por pressão semelhantes. Isto tem implicações práticas significativas para melhorar a vida útil dos equipamentos de soldagem sob pressão e das lâminas de corte.