什么是超声波热压焊
超声热压焊是利用超声波的高频机械振动能量,对工件接头进行内部加热和表面清理,同时对工件施加压力来实现焊接的一种压焊方法。
超声焊主要用于IC芯片互连工艺中的引线健合,即用金线、铝线、铜线实现芯片和引线框架之间的电气连接。因为预热能使超声键合接头性能更好,所以超声热压焊是超声波焊接的主流。
芯片塑封时,具有一定长度的金属丝弧在塑封料流动冲击下会发生丝摆现象,由于目前采用的键合线表面通常没有绝缘层,间距变小易引起相邻引线间短路,丝摆严重时将会导致金属丝间发生接触,从而导致短路。
近年来,随着微电子器件集成度的提高,微芯片的尺寸在不断缩小,芯片电路越来越复杂,引线线径越来越小,对丝摆现象的控制要求也越来越高。
采用漆包线进行引线键合连接可有效解决以上矛盾,并由此出现了X-Wire技术。2006年,国际半导体技术蓝图任务漆包线是25
um引线键合的潜在解决办法,特别是用漆包铜线来替代金线迅速成为当前研究的热点。
Song等用表面没有绝缘薄膜的金线和有绝缘薄膜的金线作了对比实验,研究了它们在热影响区、金丝球的可变形等方面的差别。
线切割耗材中漆包线不能用传统的线性振动轨迹的超声设备进行连接。
Tsujino等采用声极运动轨迹为椭圆的高频超声对绝缘铜线和铜片的焊接特性进行了研究。所用绝缘铜线外径为0.036mm,铜片厚度为0.3mm,超声频率分别为40、60、100
kHz或更高频率。
对比研究结果表明:椭圆形轨迹的超声振动能实现绝缘铜线的焊接,且高频复合振动能将焊点的绝缘材料剥离。焊点强度基本能达到铜的强度,随着振动频率的提高,焊接部位的变形和焊接强度的波动也随之减小。但绝缘层的具体材料及焊接接头的导电性能没有明确说明。