Este artículo presenta los principios básicos de la tecnología de soldadura por bola de alambre de oro y los métodos para juzgar la calidad de la soldadura, analiza la influencia de la Potencia ultrasónica, la presión de soldadura, el tiempo de acción, la temperatura de soldadura y otros parámetros en la calidad de la soldadura, y encuentra el método de puesta en marcha de Los parámetros clave del equipo.
1 Introducción
La soldadura por bola de oro dorado es la tecnología de soldadura más representativa en el proceso de soldadura de encapsulamiento de chips de dispositivos semiconductores en la actualidad. el proceso de soldadura se forma a través de la acción conjunta de calor, ultrasonido y presión. la puesta en marcha adecuada de los parámetros del proceso afecta directamente la calidad y fiabilidad de los dispositivos de encapsulamiento. En este trabajo, los parámetros del proceso de soldadura por bola se estudiarán a través de experimentos de proceso para encontrar el método de puesta en marcha de los parámetros clave del proceso.
2 proceso de soldadura por bola de alambre de oro
(1) proceso de soldadura por bola de oro dorado
El equipo utilizado en el estudio del proceso de soldadura por bola es la actual máquina de soldadura por bola de oro K & s4524, el equipo principal de la línea de producción de encapsulamiento de dispositivos semiconductores. La máquina de soldadura por bola está compuesta principalmente por una fuente de alimentación ultrasónica, un sensor, un mecanismo de transmisión de alambre, un cortador y una pinza con temperatura controlable. el proceso de soldadura es el siguiente: durante la soldadura, el alambre de oro llega a la punta del cortador a través de un cortador hueco, dejando un alambre de cola de longitud controlable, la acción de la barra de fuego, el sistema EFE produce una descarga de alambre de cola de alta tensión para producir chispas eléctricas, y el extremo del alambre de cola fundido instantáneamente a alta temperatura. debido a la tensión superficial, el extremo del alambre de cola fundido se solidifica rápidamente para formar una bola de oro. según la recomendación del proceso estándar y la experiencia operativa real, el diámetro de la bola de oro generalmente se controla de 2 a 3 veces el diámetro del alambre de oro; En la soldadura ultrasónica, El sistema de movimiento del eje Z baja el cuchillo de control por encima del chip, presiona la bola de oro sobre el pin dorado y la almohadilla del chip de acuerdo con la presión preestablecida, mientras activa la fuente de alimentación ultrasónica, la potencia eléctrica se convierte en energía de vibración mecánica longitudinal o transversal a través del sensor, esta vibración mecánica de alta frecuencia impulsa la deformación entre la bola de oro o el alambre de oro y el metal recubierto del electrodo del CHIP y la difusión mutua de átomos metálicos, completando la soldadura del primer punto de soldadura al final del tiempo de soldadura preestablecido, la cabeza de soldadura se puede mover a la posición del segundo punto de soldadura, ya que la segunda Soldadura no tiene bola de oro, se realiza una soldadura en forma de cuña, y el segundo punto de soldadura se completa mediante el arco de la punta del cuchillo de soldadura en forma de cuña, después de lo cual se controla la cola del alambre de soldadura.el sistema completará el arranque del cable de control, el alambre de oro se romperá en el punto de soldadura de segunda soldadura y el cuchillo volverá a la posición inicial. El alambre de oro se reservará con precisión a la longitud predeterminada del alambre de cola, y el sistema activará el sistema EFE para encender el alambre de cola de oro en una bola, esperando el siguiente proceso de ciclo de soldadura.
(2) evaluación de la calidad del proceso de soldadura por bolas de oro dorado
Los indicadores importantes para juzgar la calidad de la soldadura por bola incluyen: la altura de la bola de soldadura, el tamaño de la bola de soldadura, la prueba de resistencia a la tracción y la prueba de cizallamiento de una soldadura.
La llamada altura de la bola de soldadura es la altura de la bola de oro que se presiona sobre la almohadilla; El tamaño de la bola de soldadura es el tamaño del área de la almohadilla de soldadura ocupada por la bola de oro que se golpea en la almohadilla de soldadura durante la soldadura, y generalmente se requiere que el tamaño de la bola sea de 3 a 3,5 veces el diámetro de la línea. Los parámetros morfológicos de estos puntos de soldadura se completan principalmente a través de la observación visual bajo un microscopio. A través de la inspección visual del microscopio, también se pueden encontrar varios defectos en las juntas de soldadura para determinar si la calidad de la soldadura cumple con los requisitos.
La prueba de resistencia a la tracción utiliza principalmente equipos de prueba de resistencia a la tracción, como el probador de resistencia a la tracción tipo 4000px y de la compañía estadounidense da g e, que tiene una variedad de funciones estadísticas, como máximo, mínimo, promedio, promedio alto y bajo, mediana, desviación estándar, desviación estándar general, valor cpk, etc. esta prueba es una prueba destructiva, que es un proyecto de prueba importante para evaluar la calidad del proceso de soldadura y un proyecto de evaluación comúnmente utilizado en el proceso de soldadura encapsulado actual. Prueba el alambre de oro enganchado verticalmente y a una velocidad uniforme desde el punto más alto del arco de línea, y prueba la fuerza máxima de tracción utilizada cuando el alambre de oro se rompe.
La prueba de fuerza de cizallamiento de una soldadura también utiliza dage4000, cambiando el gancho por un cuchillo de empuje, estableciendo que el cuchillo de empuje está a 3 a 5 micras de la parte inferior del punto de soldadura, empujando la bola de soldadura a una velocidad uniforme en la dirección horizontal, y la fuerza necesaria para empujar completamente la bola de soldadura será registrada por el equipo como una base importante para juzgar la capacidad del punto de soldadura. en el electrodo del chip empujado, se requiere atención simultánea sobre cuántos residuos de oro de la bola de soldadura. si el cuchillo de empuje pasa, no hay residuos metálicos en la superficie del electrodo, lo que significa que la soldadura no ha formado difusión atómica, la calidad de la soldadura no está garantizada, y los parámetros correspondientes deben ajustarse para mejorar, de acuerdo con la distancia del cuchillo de empuje de la parte inferior del punto de soldadura, los residuos metálicos deben estar en el 20%.a menos del 25%, se determinó que los datos de la prueba de empuje eran válidos y que el punto de soldadura estaba calificado.
3 factores y análisis que afectan el proceso de soldadura de bolas de oro dorado
Durante el proceso de soldadura, debido a la depuración inadecuada de los parámetros, los parámetros de hardware como el cortador y la temperatura cambian, lo que es propenso a problemas de calidad de soldadura, lo que afecta el embalaje y el rendimiento del dispositivo. Los factores que afectan el proceso de la línea de soldadura se resumen en la práctica de producción de la siguiente manera:
(1) factores que afectan al primer punto de soldadura
Una soldadura de la máquina de soldadura de bola de oro dorado es alinear la almohadilla de soldadura cuando el cable de oro tiene una bola. el control del proceso es más fácil. los requisitos del proceso para el primer punto de soldadura son: la bola de Oro está bien formada y la proporción de tamaño es razonable; La fuerza de unión con el electrodo alcanza su máximo; El tamaño de la bola de oro coincide con el tamaño del electrodo; El cuello de la bola de Oro está en buenas condiciones. En el proceso de producción real, los principales factores que afectan los requisitos del proceso anterior son: la Potencia ultrasónica preestablecida de la máquina de soldadura por bola de oro dorado, la presión de soldadura, el tiempo de acción y la temperatura de la Mesa caliente; Planitud, densidad y limpieza de la superficie del recubrimiento metálico del chip soldado; Para la selección del cuchillo de corte, el alambre de oro de cierto diámetro debe tener el cuchillo de Corte correspondiente para coincidir con él.
(2) factores que afectan al segundo punto de soldadura
Los requisitos del proceso para el segundo punto de soldadura son: forma completa y simétrica; La fuerza de unión con la almohadilla de soldadura alcanza el máximo; La interfaz de soldadura tiene un espesor razonable del material; La zona de transición entre la superficie de soldadura y el cuerpo del cable está bien formada. En el proceso de producción real, los principales factores que afectan los requisitos del proceso anterior son: la Potencia ultrasónica preestablecida de la máquina de soldadura por bola de oro dorado, la presión de soldadura, el tiempo de acción y la temperatura de la Mesa caliente; Planitud, densidad y limpieza de la superficie del recubrimiento metálico del chip soldado; Para la selección del cuchillo de corte, el alambre de oro de cierto diámetro debe tener el cuchillo de Corte correspondiente para coincidir con él.
(3) factores que afectan el juego de la línea de oro
Los requisitos para el proceso de juego son: el tamaño y la forma de la pelota quemada (la pelota demasiado pequeña es fácil de bloquear el cuchillo, y la pelota demasiado grande es fácil de causar un cortocircuito entre el cable de oro y el palo de fuego durante el proceso de quema). Los principales factores que afectan el juego de Jin si son: la longitud del hilo de oro; La distancia entre el palo de fuego y el hilo de cola; Configuración del diámetro de la bola de oro; Estabilidad del trabajo de efe, calidad del hilo de oro.
4 influencia de factores clave en el proceso de soldadura
(1) parámetros del proceso
La presión de soldadura, la Potencia ultrasónica y el tiempo de acción ultrasónica tienen un gran impacto en el proceso de soldadura por bola. al cambiar los parámetros del proceso, se estudia la tasa calificada de los puntos de soldadura y se encuentra el rango adecuado de parámetros del proceso.
1 presión de soldadura
El cable de soldadura está en estrecho contacto con la posición de soldadura a través de la acción de la presión; Controlar la bola o la línea en una posición fija para prepararse para la transmisión de energía; Destruir la contaminación de la superficie de soldadura. El ajuste inadecuado de la presión causará las siguientes situaciones de soldadura no calificada: los parámetros de presión establecidos son demasiado pequeños o la calidad de la superficie de la almohadilla de soldadura es problemática, lo que resulta en puntos de soldadura débiles y fáciles de caer durante el proceso de soldadura. Los parámetros de presión establecidos son demasiado grandes, puede haber daños en el cable de oro al soldar el cable, y el cable se rompe al soldar el siguiente punto de soldadura; Una presión de soldadura excesiva causará una impresión profunda de la soldadura y también obstaculizará la vibración ultrasónica del cuchillo de división, lo que causará una mala conducción de energía ultrasónica y una pérdida excesiva que afectará la calidad de la soldadura.
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