Les défauts de câblage doivent être diagnostiqués en fonction de l'emplacement et du mode de défaillance du défaut, et non à partir d'une simple alarme de la machine ou d'un changement immédiat de la puissance, de la force ou de la température des ultrasons.
Un défaut d'adhérence peut être dû à une contamination de surface, une oxydation, une usure capillaire, la formation instable de billes d'air, un support d'emballage insuffisant ou une plage de paramètres de fabrication inadaptée. Une rupture de fil peut se produire au niveau du col, du talon, de la boucle ou de la deuxième liaison, chaque emplacement indiquant un ensemble différent de causes possibles.
Ce guide traite principalement du câblage à billes par fils fins utilisé dans le conditionnement des circuits intégrés, des LED et des semi-conducteurs discrets. Le même principe de diagnostic s'applique également au câblage par coin et par fils épais, bien que leurs outils, systèmes de contrôle des fils et critères d'acceptation diffèrent.
Identifier le défaut avant de modifier le processus
La première question à se poser pour résoudre un problème n'est pas « Quel paramètre faut-il augmenter ? » mais « Qu'est-ce qui a exactement dysfonctionné, où et dans quelles conditions ? »
Notez les informations suivantes avant de modifier la recette :
Modèle de machine, tête de collage et recette logicielle
Matériau du fil, diamètre, bobine et lot de production
Référence capillaire, temps d'installation et nombre de liaisons cumulées
Finition du bloc de matrice, du leadframe ou du substrat
État de l'emballage, du porte-pièce et du réchauffeur
Localisation du défaut dans le dispositif ou la zone de liaison
Que le défaut soit continu, intermittent ou lié au lot
Aspect visuel avant et après essais destructifs
Modifications récentes apportées aux matériaux, à l'outillage, à la maintenance ou à la configuration des machines
Un défaut qui apparaît immédiatement après un changement de fil, de capillaire ou de lot de matériau doit être étudié différemment d'un défaut qui se développe progressivement après de nombreuses heures de production.
Utilisez le lieu de la panne pour affiner la recherche.
| Défaut observé | Localisation ou mode de défaillance | Domaines à explorer en premier |
|---|---|---|
| Coussinet antiadhésif | La première liaison n'adhère pas à la pastille de la puce. | Contamination du tampon, oxydation, état de la bille en air libre, capillarité, force de liaison, transfert ultrasonique, support thermique et d'emballage |
| Élévateur à boule | La bille collée se sépare du coussinet pendant la production ou les essais | Qualité de l'interface, surface du tampon, déformation de la bille, géométrie capillaire, fenêtre de procédé et structure du tampon |
| Décollement ou cratérisation du tampon | Le coussin ou le matériau situé en dessous est endommagé ou retiré. | Contraintes mécaniques excessives, câblage rigide, géométrie capillaire, support de boîtier, construction des plots et structure de la puce sous-jacente |
| Antiadhésif sur plomb | La seconde liaison n'adhère ni au cadre conducteur ni au substrat. | État de surface, oxydation, contamination, face capillaire, maintien du fil, paramètres de la seconde liaison et stabilité du chauffage |
| lifting des points de suture | La deuxième liaison se sépare lors des tests de traction ou de la manipulation | Séquence de contact de la deuxième liaison, finition des conducteurs, usure capillaire, état du fil, transfert ultrasonique et séquence de queue |
| Très craque | Le fil se fissure près de la transition entre la liaison et la boucle. | Trajectoire de la boucle, mouvement capillaire, déformation de la liaison, propriétés du fil, contraintes mécaniques répétées et mouvement de l'emballage |
| Fracture du cou | Le fil se rompt au-dessus de la liaison sphérique ou de la zone affectée par la chaleur. | Formation de la boule en air libre, condition EFO, qualité du fil, mouvement de la boucle et géométrie du col |
| Queue courte ou balle manquante | La prochaine balle libre ne peut pas se former correctement | Calage du serrage, résistance de la seconde liaison, arrachement du fil, longueur de la queue, électrode EFO et alimentation du fil |
| Variation de la hauteur de boucle | Les boucles diffèrent par leur hauteur, leur forme ou leur dégagement. | Tension du fil, réponse de la pince, mouvement capillaire, recette, rigidité du fil, position du porte-pièce et étalonnage de la machine |
| Erreur de position de liaison | La liaison est déplacée de l'emplacement prévu pour la pastille ou le conducteur. | Reconnaissance visuelle, éclairage, repères, apprentissage de modèles, étalonnage de la scène, déplacement de l'emballage et répétabilité du porte-pièce |
Ce tableau constitue un point de départ et non un diagnostic définitif. Plusieurs causes profondes peuvent engendrer un défaut visible similaire, et plusieurs sources de variation peuvent être présentes simultanément.
Les défauts de première liaison apparaissent avant même que la balle n'atteigne la cale.
Dans le collage par billes, la première liaison dépend d'une bille stable en suspension dans l'air, d'un capillaire approprié, d'une surface de tampon adhésive et d'un transfert contrôlé de force, d'énergie ultrasonique et de chaleur.
Tapis antiadhésif
Le défaut d'adhérence (ou défaut de collage) signifie que la première liaison n'a pas permis une adhérence suffisante avec la puce. Ce défaut peut être détecté immédiatement par la machine ou découvert lors des inspections et des tests.
Les causes possibles sont les suivantes :
Contamination organique, résidus ou oxyde à la surface du tampon
Une boule à air libre irrégulière, oxydée ou décentrée
Un capillaire usé, contaminé ou mal sélectionné
Transfert d'énergie ultrasonore insuffisant ou instable
Force, temps de collage ou température de la pièce inadaptés
Support de matrice insuffisant, mouvement de l'emballage ou instabilité du porte-pièce
Métallisation du coussinet trop mince, endommagée ou hors de son état prévu
Un matériau ou un diamètre de fil qui ne correspond pas à la recette établie
L'augmentation de l'énergie ultrasonique peut améliorer temporairement l'adhérence, mais elle peut aussi masquer des contaminations ou endommager davantage le tampon. La surface, la bille d'air libre et l'outil doivent être inspectés avant d'élargir la plage de fonctionnement.
Ball Lift
Un soulèvement de la bille se produit lorsque la première liaison se sépare du support lors des essais de traction, de la manutention en aval, du moulage ou des essais de fiabilité.
L'adhérence a pu paraître acceptable en production malgré un contact interfacial limité ou une liaison métallurgique instable. Examinez la face inférieure de la bille soulevée, la surface restante du patin et le résultat du test correspondant.
Une séparation nette à l'interface suggère un problème différent d'une défaillance qui enlève le métal de la pastille ou le matériau sous-jacent de la puce.
Décollement et cratérisation du tampon
Le décollement de la pastille entraîne la perte d'une partie de sa métallisation. La formation de cratères correspond à des dommages situés sous la pastille et peut affecter les structures diélectriques ou en silicium sous la zone de liaison.
Ces défaillances ne doivent pas être considérées comme la simple preuve que le lien est « trop fort ». Parmi les facteurs contributifs possibles, on peut citer :
Force excessive ou interaction ultrasonique
Un matériau de fil plus dur associé à une structure de coussinet sensible
Géométrie de pointe capillaire ou de chanfrein inadaptée
Support insuffisant sous la puce ou l'emballage
Adhérence insuffisante des coussinets ou métallisation inadaptée
Vides ou faiblesses structurelles sous la zone de liaison
En cas de dommages aux coussinets, la réduction répétée d'un seul paramètre sans examiner la construction du coussinet et le support de l'emballage peut ne pas résoudre le problème à la source.
Les défauts de la seconde liaison révèlent souvent des problèmes de surface et d'outillage.
La seconde liaison présente une surface de contact plus petite et plus fine que la première liaison par bille. Son résultat dépend fortement de la face du capillaire, du serrage du fil, de la surface de la borne et de l'ordre de formation de la queue.
Antiadhésif sur plomb
Le phénomène de non-adhérence sur les conducteurs, ou NSOL, se produit lorsque la liaison par couture ne parvient pas à adhérer au cadre conducteur, au substrat ou à la borne du boîtier.
Enquêter:
Oxydation, variation du placage ou contamination de la borne
Usure capillaire du visage ou accumulation de matière
Serrage et déformation du fil sous le capillaire
Force de la seconde liaison, réponse ultrasonique et temps de liaison
Température de l'élément chauffant et contact de l'emballage avec le porteur
Mouvement terminal, flexion ou support inadéquat
changements de lot de fils, de cadres conducteurs ou de substrat
Si des défauts se concentrent dans une zone d'une bande ou d'un substrat, inspectez la planéité locale, le support et la répartition de la température plutôt que de modifier immédiatement toute la recette.
Le soulèvement des points et les liaisons secondaires faibles
Il est possible qu'une couture reste en place pendant la production, mais se détache lors des tests de traction ou des manipulations ultérieures. Vérifiez si la rupture s'est produite à l'interface, à l'intérieur du fil ou près du talon.
Une mauvaise qualité de la seconde liaison peut également entraîner la rupture du fil et la formation d'une queue. Une queue irrégulière peut alors créer une amorce instable pour le fil suivant, transformant ainsi le problème initial de la seconde liaison en un défaut de première liaison.
C’est pourquoi le dépannage doit suivre le cycle de liaison complet plutôt que de traiter chaque alarme comme un événement isolé.
Les défauts de fil et de boucle indiquent un mouvement, une tension et une géométrie.
Fissures au talon
Le talon correspond à la transition entre le fil soudé et la boucle montante. Des fissures dans cette zone peuvent résulter d'une déformation excessive, de mouvements capillaires brusques, d'une géométrie de boucle inadaptée, de contraintes répétées sur l'encapsulation ou d'interactions avec les processus en aval.
Vérifiez l'emplacement et la direction de la fissure à la loupe. Une fissure qui apparaît immédiatement après le collage peut avoir une origine différente de celle d'une fissure qui se développe après le moulage, les cycles thermiques ou les vibrations.
Fractures cervicales
Le collet au-dessus d'une soudure à billes est influencé par le processus de soudage à l'air libre et le mouvement de boucle subséquent. Une zone affectée thermiquement irrégulière, un mauvais centrage des billes ou un mouvement inverse trop brusque peuvent réduire la résistance du collet.
Revoir:
État du fil et de la bobine
Position et propreté de l'électrode EFO
Taille et symétrie de la balle en l'air libre
position de la bille sous le capillaire
Mouvement inverse et trajectoire en boucle
Point de rupture lors des essais de traction
Variation de boucle et balayage du fil
Les variations de boucle peuvent concerner la hauteur, la portée, la forme, la direction ou le dégagement. Les causes possibles vont au-delà des valeurs de boucle programmées.
Vérifiez le système de tension du fil, la réponse de la pince, le mouvement du capillaire, la rigidité du fil, la position de l'emballage et l'étalonnage de la machine. Si la boucle est stable avant le moulage mais se déplace après, le processus de moulage et la conception de l'emballage doivent également être pris en compte dans l'analyse.
Répartir les causes profondes en cinq groupes
Une enquête fiable est facilitée lorsque les causes possibles sont regroupées avant la sélection des tests.
| Groupe de recherche sur les causes profondes | Exemples typiques | Méthode d'isolement utile |
|---|---|---|
| Matériau et surface | Contamination des pastilles, oxydation des bornes, variation du placage, changement de lot de fil, résidus de moulage ou métallisation instable | Comparer les matériaux de qualité reconnue, inspecter les surfaces, examiner les lots entrants et évaluer le nettoyage le cas échéant. |
| Outillage et consommables | Usure capillaire, géométrie incorrecte, face d'outil contaminée, électrode EFO endommagée, bobine de fil instable ou pince usée | Installez un outil ou un consommable vérifié et comparez le résultat dans les mêmes conditions de processus. |
| Paramètres du processus | Séquence de force, de réponse ultrasonique, de temps, de température, d'EFO, de gaz, de boucle ou de pince inadaptée | Revenir à une valeur de référence connue et mener une étude contrôlée de la fenêtre de processus. |
| État de la machine | Dégradation du transducteur, dérive de l'étalonnage de la force, instabilité du chauffage, erreur de mouvement, dérive de la vision ou mauvais couplage ultrasonore | Utiliser les enregistrements d'étalonnage, les diagnostics, les matériaux de référence et effectuer des tests répétés sur différentes positions de la machine. |
| Emballage et manutention | Support insuffisant du porte-pièce, mouvement de la puce, déformation du substrat, indexage incorrect, vibrations du boîtier ou contraintes mécaniques en aval | Vérifier le support, la planéité, le serrage, le schéma d'emplacement et l'état avant et après les processus ultérieurs. |
Il convient de ne modifier un paramètre qu'après avoir identifié, par l'enquête, le groupe le plus susceptible d'être responsable. Autrement, une source de variation risque d'être compensée temporairement, tandis que le défaut réel persiste.
Une séquence de dépannage fiable pour les liaisons filaires
La séquence suivante constitue le cœur du diagnostic. Elle réduit les modifications inutiles du protocole et contribue à préserver les données probantes.
Préserver l'état défaillant. Avant de réinitialiser ou de remplacer des composants, consignez la machine, la recette, le lot de matériau, la durée de vie de l'outil, l'image du défaut, l'alarme et la position affectée.
Identifier le lieu de la panne. Déterminez si le défaut se situe au niveau de la première liaison, de la deuxième liaison, du col, du talon, de la boucle, de l'extrémité du fil, de la position de l'emballage ou de l'étape de manutention de la machine.
Examinez le mode de défaillance. Utilisez l'inspection visuelle et les résultats applicables de traction, de cisaillement ou électriques pour distinguer le soulèvement de l'interface, la rupture du fil, l'endommagement du coussinet et la défaillance structurelle.
Consultez les modifications récentes. Examiner les nouveaux fils, capillaires, pastilles, cadres de connexion, substrats, recettes, travaux de maintenance, configurations de chauffage, logiciels ou actions de l'opérateur.
Comparer avec une référence reconnue comme valable. Utilisez un matériau validé, un capillaire validé ou une recette stable antérieurement lorsque cela peut être fait en toute sécurité. Modifiez un seul facteur contrôlé à la fois.
Séparer le matériau de la machine. Dans la mesure du possible, testez le matériau suspect sur une configuration dont le bon fonctionnement est avéré ou testez un matériau dont le bon fonctionnement est avéré sur la machine suspecte.
Vérifier l'outillage et l'étalonnage. Vérifier l'installation du capillaire, l'étalonnage de la force de liaison, l'état de l'EFO, l'état du transducteur, le support du porte-pièce, la stabilité du chauffage et l'alignement de la vision.
Développer ou restaurer la fenêtre de processus. Ajuster les variables de processus par le biais d'une étude contrôlée plutôt que par des modifications répétées des recettes de production selon la méthode des essais et erreurs.
Répétez le cycle de liaison complet. Confirmer la formation de la boule en air libre, première liaison, boucle, deuxième liaison, queue et boule suivante sur suffisamment de cycles pour exposer les défaillances intermittentes.
Confirmez la mesure corrective par des preuves. Comparer le taux de défauts, le résultat visuel, le mode de défaillance et les résultats des tests mécaniques ou électriques avant de lancer le processus.
La disparition de l'alarme ne confirme pas une correction. Le résultat de la liaison et la répartition des défaillances doivent revenir à un état stable convenu.
Utilisez les preuves appropriées pour expliquer l'échec
Inspection visuelle
L’inspection microscopique permet d’évaluer la position de la liaison, sa déformation, la longueur de la queue, la hauteur de la boucle, l’état du talon, les dommages causés au fil et la contamination visible. Les images doivent inclure des exemples conformes et défectueux, sous un grossissement et un éclairage uniformes.
Essai de traction de fil
L'essai d'arrachement de fil permet d'obtenir des informations sur l'adhérence de la liaison, la résistance du talon, le comportement de la boucle et le point de rupture. Il est important de consigner la force obtenue ainsi que le mode de rupture, car des forces identiques peuvent correspondre à des faiblesses différentes.
Essai de cisaillement de l'adhérence
Des essais de cisaillement peuvent convenir aux liaisons à billes, aux plots, aux liaisons par fils épais ou à d'autres structures. La méthode d'essai, la hauteur de l'outil, la direction et les critères d'acceptation doivent correspondre à l'interconnexion évaluée.
Analyse de la section transversale et du coussinet
Des coupes transversales ou des analyses de matériaux plus poussées peuvent être nécessaires en cas de suspicion de décollement de la pastille, de cratérisation, de fissuration sous la surface, de formation interfaciale limitée ou de dommages à la structure de l'emballage.
Surveillance des processus machine
Certaines machines de câblage surveillent la force, la réponse ultrasonique, la déformation du fil, le comportement en fréquence ou chaque étape du processus de câblage. Ces signaux permettent d'identifier les variations et d'assurer la traçabilité, mais leurs limites doivent être définies pour le produit et vérifiées par rapport aux résultats physiques du câblage.
Tests électriques et de fiabilité
Les tests électriques et les tests de fiabilité au niveau du boîtier deviennent importants lorsque les résultats de la liaison mécanique semblent acceptables, mais que les conditions sur le terrain, le courant, l'humidité, la température ou les contraintes répétées peuvent révéler un autre mécanisme de défaillance.
Le nettoyage des surfaces doit se fonder sur des données probantes.
La contamination et l'oxydation de surface peuvent contribuer à l'apparition de défauts d'adhérence (NSOP) et de défauts de surface liés à l'oxydation (NSOL). Un nettoyage approprié peut améliorer l'adhérence si le contaminant et la méthode de nettoyage choisie sont bien compris.
Ne présumez pas que chaque liaison faible nécessite un nettoyage au plasma. Avant d'ajouter une étape de nettoyage, déterminez :
Quelle surface est contaminée ou oxydée ?
La capacité du matériau à tolérer le traitement proposé
Que le nettoyage modifie l'état de la surface ou de l'emballage
Dans quelle mesure le matériau nettoyé doit être collé
Comment le résultat sera-t-il vérifié par rapport à une valeur de référence non traitée ?
Les systèmes de préparation de surface disponibles peuvent être consultés via le catégorie des nettoyeurs plasma semi-machineLa compatibilité du procédé doit encore être confirmée pour la puce, le cadre de connexion, le substrat et le contaminant eux-mêmes.
Les capillaires et les pièces de rechange ont des conséquences qui vont bien au-delà des temps d'arrêt.
La géométrie capillaire influe sur la formation des billes, leur diamètre après collage, l'interaction avec les plots, le bouclage, le maintien du fil et la stabilité de la seconde liaison. L'usure ou la contamination peuvent donc engendrer simultanément plusieurs défauts.
Lors de l'examen d'un problème capillaire suspecté, consignez :
Numéro de pièce capillaire complet et révision du dessin
Matériau et diamètre du fil
Obligations accumulées ou temps de fonctionnement
État de la pointe, du chanfrein, du trou et de la face
Accumulation de matière ou dommages visibles
Taux de défauts avant et après remplacement
Les pinces à fil, les électrodes EFO, les transducteurs, les éléments chauffants, les caméras, l'éclairage, les dispositifs de maintien et les composants de manutention peuvent également modifier la stabilité du processus. pièces de soudeuses à fil et catégorie capillaire fournit un point d'entrée pour identifier l'outillage et les composants de remplacement applicables.
Conditions qui exigent l'arrêt de la production
Interrompez le processus et préservez les preuves lorsque :
On détecte un décollement du tampon, un cratérisme ou des dommages à la matrice.
Le même défaut de décollement ou d'antiadhérence se reproduit après une réinitialisation contrôlée
Les ruptures de fils créent un risque de détachement de matériaux conducteurs.
Le capillaire, le transducteur, la pince ou le composant EFO est visiblement endommagé
L'étalonnage de la force, du chauffage, des ultrasons ou de la vision est hors de ses conditions acceptées.
Le taux de défauts change brusquement après un changement de lot de matériau ou d'outillage.
Une alarme de machine est contournée à plusieurs reprises sans que sa cause soit identifiée.
Le procédé réussit l'inspection visuelle mais échoue au test mécanique ou électrique requis
La poursuite de la production tout en augmentant de manière répétée l'énergie du processus peut transformer un problème de liaison récupérable en dommages aux coussinets, en usure des outils ou en un risque plus important pour la fiabilité.
FAQ sur les défauts de câblage
Quelle est la première étape à suivre lorsque le NSOP augmente soudainement ?
Conservez les échantillons défectueux et notez les modifications récentes. Inspectez la surface du tampon, la bille d'air libre, le capillaire et les zones affectées avant de modifier la procédure de collage complète.
Une valeur de traction élevée prouve-t-elle que la liaison filaire est bonne ?
Ce n'est pas le seul critère. La localisation et le mode de défaillance sont également importants. Un résultat élevé accompagné d'un décollement du coussinet, de la formation de cratères ou d'une autre défaillance structurelle peut indiquer un processus inacceptable.
Faut-il augmenter la puissance des ultrasons lorsqu'une colle ne prend pas ?
Pas automatiquement. Une mauvaise adhérence peut être due à la contamination, l'oxydation, l'usure par capillarité, une formation instable des billes, un support insuffisant ou un défaut d'équipement. Augmenter la puissance sans identifier la cause risque d'endommager le patin.
Un nouveau capillaire peut-il résoudre les défauts de première et de seconde liaison ?
Ce procédé peut résoudre les défauts dus à l'usure, à la contamination ou à une géométrie inadaptée, mais il ne corrigera pas tous les problèmes liés aux matériaux, à l'emballage, à l'étalonnage ou au processus. Comparez le résultat avec celui d'un capillaire vérifié dans des conditions contrôlées.
Pourquoi le défaut n'apparaît-il que dans une seule zone de l'emballage ?
Un motif spécifique à un emplacement peut indiquer un support pour l'opérateur, une répartition de la température, une déformation de l'emballage, un problème d'alignement de la vision, l'état local de la surface ou une variation liée au mouvement. Cartographiez la position du défaut avant de modifier les paramètres globaux.
Recommandation finale
Le dépannage des liaisons filaires doit s'appuyer sur des preuves concrètes, et non sur des suppositions. Il convient d'identifier l'emplacement de la défaillance, de préserver l'état défaillant, de distinguer les problèmes liés aux matériaux et à l'outillage de ceux liés à la machine et au processus, et de modifier un seul facteur contrôlé à la fois.
Combinez l'inspection visuelle, l'analyse des modes de défaillance, les essais d'arrachement ou de cisaillement et le diagnostic machine. Une action corrective est considérée comme terminée uniquement lorsque le résultat d'adhérence escompté reste stable sur plusieurs cycles et dans des conditions de production représentatives.
Disponible équipement de câblageLes outils et les composants de rechange peuvent être examinés en fonction du processus concerné. Pour discuter d'un dysfonctionnement machine ou d'un défaut de collage récurrent, veuillez envoyer le modèle de la machine de collage, des photos du défaut, les informations sur les fils et les capillaires, les détails des alarmes et les modifications récentes du processus via [nom de l'entreprise ou du service]. page de contact de Semimachine.