Медную проволоку часто рассматривают как альтернативу золотой, поскольку она позволяет снизить стоимость материала для сварки, обеспечивая при этом высокие электрические и тепловые характеристики. Однако переход от золотой к медной проволоке — это не просто установка другой катушки на тот же сварочный аппарат.
Материал проволоки влияет на образование воздушных шариков, капиллярный износ, силу сцепления, ультразвуковой отклик, напряжение на контактной площадке, поведение второго соединения, воздействие коррозии и план квалификации. Для оборудования, способного производить стабильные корпуса из золотой проволоки, может потребоваться другое оборудование, оснастка, контроль процесса и проверка качества корпуса, прежде чем оно сможет надежно работать с медью.
Таким образом, практическое решение заключается не в том, является ли медь в целом лучше золота. Вопрос в том, может ли весь комплекс мер, оборудование и производственный процесс поддерживать производство меди без создания неприемлемых показателей выхода продукции, надежности или затрат на переработку.
Медь и золото создают различные технологические условия.
Золото имеет долгую историю применения в полупроводниковой шариковой сварке. Его коррозионная стойкость, стабильные механические свойства и отработанные технологические процессы делают его подходящим для многих тонкопроводных корпусов, особенно в тех случаях, когда зрелость процесса, чувствительные контактные площадки или меньший объем производства важнее, чем минимизация стоимости проволочного материала.
Медь привлекательна благодаря более низкой стоимости материала, электропроводности, теплопроводности и механической прочности. Однако эти преимущества сопряжены с другими производственными проблемами. Медь тверже и жестче золота, легче окисляется и может создавать большее механическое напряжение на контактной площадке и нижележащей структуре чипа.
| Область выбора | Золотая проволока | Медная проволока | Последствия конверсии |
|---|---|---|---|
| Стоимость материалов | Повышенная подверженность влиянию стоимости драгоценных металлов. | Как правило, более низкая стоимость сырья для производства проволоки. | Общая экономия должна также включать затраты на оснастку, газ, квалификацию, выход продукции и работы по переработке. |
| Электрические и тепловые характеристики | Подходит для существующих полупроводниковых межсоединений из тонких проводов. | Обладает высокими электрическими и тепловыми характеристиками. | Одних лишь материальных свойств недостаточно для определения производительности на уровне корпуса. |
| Механическое поведение | Более мягкий и щадящий процесс при образовании связей. | Тверже и прочнее золота. | Необходимо более тщательно изучить структуру подушки, силу воздействия, ультразвуковую энергию и конструкцию капилляров. |
| Окисление | Обладает высокой устойчивостью к окислению и коррозии. | Неизолированная медь более чувствительна к окислению. | Возможно, потребуется изменить методы формирования шара в свободном пространстве и контроль атмосферы. |
| Износ инструмента | Разработанные капиллярные материалы и геометрические формы | Может привести к более сильному износу капилляров. | Оптимизированный по содержанию меди материал и геометрия капилляра могут повысить стабильность и срок службы инструмента. |
| Взаимодействие с панелью | Как правило, обеспечивает более широкий диапазон параметров механической обработки. | Может увеличить нагрузку на подложку и риск образования кратеров. | Необходимо провести оценку алюминиевой площадки, отверстия для пассивации и нижележащей конструкции. |
| Направление надежности | Устоявшаяся история разработки программного обеспечения для многих семейств пакетов. | Может обеспечить высокую надежность при условии надлежащей квалификации упаковки и процесса. | Ни один из материалов не следует объявлять универсально более надежным без подтверждения, специфичного для данной упаковки. |
Медь с палладиевым покрытием и другие конструкции из меди с покрытием могут улучшить отдельные аспекты обработки, стойкости к окислению, свариваемости или коррозионной стойкости. Их не следует рассматривать как идентичные чистой меди или друг другу. Конструкция проволоки, покрытие, материалы упаковки и условия формования остаются частью квалификации.
Может ли существующий аппарат для сварки золотой проволокой работать с медью?
Некоторые автоматические установки для шарового соединения предназначены для работы как с золотом, так и с медью. Это не означает, что каждая машина с одинаковым названием модели содержит оборудование и программное обеспечение, необходимые для соединения меди.
Обзор должен быть привязан к точной конфигурации оборудования, а не к общему описанию в брошюре.
| Зона оборудования | Что нужно подтвердить | Почему это важно для меди |
|---|---|---|
| Головка блока и преобразователь | Тип установленной головки, ультразвуковые возможности, управление усилием и условия технического обслуживания. | Для процесса обработки меди может потребоваться другой рабочий диапазон и более точный контроль энергии связи. |
| Система EFO | Оборудование EFO, контроль разряда, состояние электродов и поддержка процесса обработки меди. | Стабильное образование шара в свободном воздушном пространстве имеет важное значение для стабильности первой связи. |
| Защитная атмосфера | Оборудование для подачи газа, расположение форсунок, регулирование потока и активные опции оборудования. | Во многих процессах сварки медных шариков используется контролируемая атмосфера вокруг места образования шариков в свободном воздухе. |
| Капилляр | Материал, геометрия наконечника, размеры отверстия, состояние поверхности и ожидаемый срок службы инструмента. | Капилляр, разработанный для золотой проволоки, может не обеспечивать необходимое образование медной связи или износостойкость. |
| Путь провода | Состояние катушки, направляющих, натяжителя, зажима и механизма подачи проволоки. | Более жесткая проволока может по-разному реагировать во время кормления, формирования петель и хвоста. |
| Держатель заготовки и нагреватель | Поддержка упаковки, плоскостность, зажим и контроль температуры. | Механическая поддержка и термическая стабильность влияют на напряжение в подложке и повторяемость склеивания. |
| Программное обеспечение | Выпуск программного обеспечения, опции, связанные с медью, доступ к параметрам и функции мониторинга процесса. | Установленное оборудование может оставаться непригодным для использования, если отсутствуют необходимые функции или лицензии. |
| Визуальный и технологический мониторинг | Контроль качества шариков, размещение клея, распознавание узоров и доступные функции мониторинга. | Для осуществления преобразования может потребоваться более жесткий контроль формы шарика, геометрии связей и вариаций технологического процесса. |
В описании оборудования указано, что оно «поддерживает золотую и медную проволоку», но это лишь отправная точка. Установленные компоненты EFO, система подачи газа, соединительная головка, капилляр, программное обеспечение и конфигурация системы обработки пакетов должны соответствовать предлагаемой проволоке и изделию.
С доступными инструкциями по использованию оборудования можно ознакомиться через Категория полуавтоматических устройств для склеивания проводовОднако окончательная совместимость должна быть подтверждена на основе конкретного оборудования и процесса упаковки.
Изменения в построении «мяча в воздухе» — первые.
При шариковой сварке первое видимое различие между золотом и медью появляется еще до того, как проволока коснется контактной площадки. Система EFO расплавляет кончик проволоки, создавая шарик в свободном пространстве, который станет первым контактным соединением.
Золото легко образует шарик в свободном пространстве при соблюдении установленных производственных условий. Медь более чувствительна к окислению в процессе образования шарика. Неподходящие условия или атмосфера электроформования могут привести к образованию неровного шарика, окислению поверхности, плохому центрированию или нестабильной геометрии шейки.
Таким образом, при переводе на медь следует оценить следующее:
Выбранная конструкция проволоки и диаметр
Электрод EFO и условия разряда
При необходимости обеспечивается защитная атмосфера.
Диаметр, форма, симметрия и состояние поверхности шара в свободном воздухе
положение шарика относительно капилляра
Поведение зоны термического воздействия и шейки
Стабильность при многократных циклах формирования шара
Одной визуальной проверки шариков недостаточно. Процесс должен оставаться стабильным при многократном использовании, смене катушек с проволокой и нормальных производственных колебаниях.
Медь изменяет окно процесса образования первой связи.
Более твердый медный шарик может передавать больше механического напряжения на алюминиевую контактную площадку и расположенные под ней структуры. Это не означает, что медь всегда повредит площадку, но это значит, что параметры корпуса и соединения необходимо оценивать совместно.
При первом рассмотрении облигаций следует учитывать следующее:
Толщина алюминиевой прокладки и состояние металлизации
Открытие пассивации и полезная площадь склеивания
Базовые диэлектрические и схемные структуры
Геометрия кончика капилляра и фаски
Сила сцепления, ультразвуковая энергия и время склеивания
Поддержка по температуре и упаковке для рабочих
Деформация шарика и диаметр припаянного шарика
отслоение покрытия, образование кратеров или подповерхностные повреждения
Увеличение силы или ультразвуковой энергии не должно быть автоматической реакцией на слабое медное соединение. Неудовлетворительный результат также может быть вызван окислением, загрязнением, неподходящей геометрией капилляра, нестабильным формированием шариков, слабой опорой корпуса или несовместимой конструкцией контактных площадок.
Правильный технологический режим должен обеспечивать достаточно прочное сцепление на границе раздела фаз без недопустимой деформации контактной площадки или повреждения нижележащих слоев.
Капилляр является частью процесса преобразования.
Капилляр контролирует деформацию шарика, движение проволоки, образование петли и второе соединение. Инструмент, хорошо работающий с золотой проволокой, может не обеспечивать требуемой скорости реакции, износостойкости или стабильности второго соединения при работе с медью.
Выбор капилляров с упором на медь может включать изменения в:
Керамический материал и износостойкость
Диаметр отверстия и зазор для проволоки
Диаметр и угол фаски
Диаметр наконечника и геометрия рабочей поверхности
Внешний радиус
Длина инструмента и доступ к упаковке
Качество обработки поверхности и свойства захвата проволоки
Правильная геометрия зависит от диаметра проволоки, шага контактных площадок, мишени для шариков при монтаже, доступа к корпусу и требуемых характеристик второго соединения. Универсального «медного капилляра», подходящего для любого корпуса, не существует.
Зацикливание и необходимость повторной квалификации второго залога.
В результате преобразования может получиться приемлемое первое соединение, но при этом произойдет сбой в петле или втором соединении. Жесткость меди влияет на то, как проволока реагирует на капиллярное движение, зажимное действие, управление хвостовой частью и геометрию корпуса.
Ознакомьтесь с полным описанием межсоединений:
| Технологическая зона | На что обратить внимание | Возможный риск конверсии |
|---|---|---|
| Формирование петли | Высота петли, размах, форма, зазор и однородность | Чрезмерная жесткость может изменить установленную реакцию петли из золотой проволоки. |
| область шеи | Профиль шеи, состояние зоны термического воздействия и место излома. | Неустойчивая программа тренировок с мячом в свободном пространстве или программа с петлями могут привести к слабости мышц шеи. |
| Вторая облигация | Форма стежка, адгезия, деформация и характер разрушения | Для определения параметров отделки выводной рамки, геометрии капилляров и захвата проволоки может потребоваться новый технологический режим. |
| формирование хвоста | Длина хвоста, его однородность и готовность к следующему циклу EFO. | Характеристики зажима, разрыва и эффекта EFO могут не передаваться напрямую из рецептуры золотой проволоки. |
| Прочистка и очистка проводов. | Положение до и после формования или перемещения упаковки. | Жесткость петли и взаимодействие при формовании могут изменить конечное положение проволоки. |
Программу полного цикла следует протестировать в центральных, краевых, короткопролетных, длиннопролетных и труднодоступных местах соединения, где они присутствуют в корпусе.
Материалы упаковки влияют на долговременную надежность.
Надежность проводников нельзя предсказать, основываясь только на их материале. Металлизация контактных площадок, покрытие выводов или подложки, компаунд для литья под давлением, воздействие влаги на корпус и условия эксплуатации — все это влияет на работу межсоединений.
Медь способна образовывать механически прочные соединения в подходящих корпусах, однако механизмы отказов, связанные с коррозией, требуют тщательного изучения. Палладиевое покрытие может улучшить отдельные условия, но оно не устраняет необходимости оценки условий окружающей среды в корпусе и взаимодействия материалов.
Анализ результатов конверсии должен включать в себя:
Металлизация контактных площадок и клемм
Остаточный алюминий после шарикового соединения
Образование интерметаллических соединений на границе раздела фаз
Химический состав компаунда для литья и ионное загрязнение
Воздействие влаги и температуры
Расслоение упаковки
Термические циклы и различия коэффициентов теплового расширения
Напряжение, ток и условия эксплуатации в полевых условиях.
Успешное прохождение первоначального испытания на прочность соединения подтверждает только проверенное состояние. Оно не заменяет квалификацию надежности на уровне корпуса.
Разработайте контролируемый план конвертации золота в медь.
Наиболее эффективный подход к преобразованию предполагает разделение процессов выбора материалов, подготовки оборудования, разработки технологических процессов и квалификации комплектующих, вместо одновременного изменения всех четырех этапов без определения базового уровня.
| Этап конверсии | Необходимое решение | Доказательства, которые необходимо предоставить |
|---|---|---|
| 1. Установите базовый уровень для золотой проволоки. | Определите текущую конфигурацию проволоки, капилляра, корпуса, оборудования, результаты склеивания и историю надежности. | Текущая рецептура, маркировка материалов, изображения соединений, данные о растяжении или сдвиге, предел текучести и известные виды отказов. |
| 2. Выберите направление медного проводника. | Сравните чистую медь, медь с палладиевым покрытием или другую сертифицированную конструкцию. | Технические характеристики проволоки, информация о покрытии, формат катушки и рекомендации поставщиков. |
| 3. Подтвердите готовность оборудования. | Проверьте функции EFO, управления атмосферой, соединительной головки, программного обеспечения, траектории движения проволоки, нагревателя и мониторинга. | Запись о конфигурации оборудования, список опций, функциональное тестирование и состояние технического обслуживания. |
| 4. Выберите капилляр и инструменты. | Подберите компоненты капилляра, держателя заготовки и системы подачи проволоки в соответствии с процессом обработки меди. | Чертеж оснастки, проверка соответствия требованиям упаковки и первоначальная пробная сварка. |
| 5. Разработайте технологическое окно. | Обеспечьте стабильное формирование шариков, первое соединение, петлю и второе соединение без недопустимого повреждения подушки. | Геометрия связей, визуальный осмотр, данные технологического окна и результаты повторных запусков. |
| 6. Проверка механических характеристик | Проведите измерение соответствующих режимов растяжения, сдвига и разрушения в соответствии с согласованными критериями. | Метод испытания, размер выборки, результат приложения силы, место разрушения и данные поперечного сечения, где это необходимо. |
| 7. Проверьте соответствие упаковки установленным требованиям. | Подтвердите надежность при фактических условиях окружающей среды и эксплуатации данного устройства. | Применимые результаты испытаний на надежность, анализ отказов и подтверждение квалификации. |
| 8. Подтвердите экономическую целесообразность производства. | Сравнивайте общие затраты на переработку и операционные издержки, а не только стоимость проводного соединения. | Использование проволоки, газ, срок службы капилляра, выход годной продукции, время простоя, стоимость квалификации и объем производства. |
Эта последовательность действий является центральным решением в процессе преобразования. Медь должна поступать в производство только после того, как выбранная проволока, точная конфигурация оборудования, капилляр, упаковка и квалификационные данные будут оценены как единый взаимосвязанный процесс.
Когда медь может быть лучшим направлением развития
Одобрение на использование меди может быть целесообразным в следующих случаях:
Расход золотой проволоки влечет за собой значительные и периодические затраты на материалы.
Объём производства оправдывает приобретение оборудования, оснастки и проведение квалификационных работ.
Конструкция контактной площадки и корпуса обеспечивает соответствие требуемому технологическому окну обработки меди.
Данная машина содержит или может быть экономически целесообразно оснащена необходимой конфигурацией медного соединения.
Данный корпус выигрывает от использования электрических, тепловых и механических свойств меди.
Производитель может контролировать консистенцию проволоки, газа, капилляров и формовочного материала.
Надежность изделия может быть продемонстрирована в реальных условиях его эксплуатации.
Доступные технические характеристики проводов можно обсудить через [указать контактную информацию]. страница товара: медный соединительный проводДиаметр проволоки, конструкция, формат катушки, модель бондера и требования к упаковке должны быть рассмотрены совместно.
Когда хранение золота может быть более целесообразным
Золото может оставаться более разумным вариантом производства в следующих случаях:
В данном пакете уже используется отработанный и надежный процесс нанесения золотого покрытия проволокой.
Объём производства слишком мал, чтобы окупить все затраты на переработку.
Подложка или нижележащая структура чувствительны к механическому процессу меди.
Имеющаяся в наличии машина не имеет необходимого оборудования для управления топливом (EFO), контроля атмосферы или настройки программного обеспечения.
Усилия по квалификации нарушат работу уже существующего продукта или процесс утверждения клиентами.
Данный пакет программного обеспечения работает в условиях, когда выбранная медная конструкция не прошла надлежащую проверку.
Снижение выхода продукции, капиллярный износ или дополнительные меры контроля процесса нивелируют экономию материала.
Правильный вывод может также различаться в зависимости от семейства корпусов. Завод может сертифицировать медь для продукции массового производства, сохраняя при этом золото для устройств меньшего объема, чувствительных или давно выпускаемых устройств.
Часто задаваемые вопросы о соединении медной и золотой проволоки
Можно ли заменить золотую проволоку медной в том же самом устройстве для сварки проволоки?
Возможно, но совместимость зависит от конкретной конфигурации бондера. Перед планированием перехода необходимо подтвердить характеристики соединительной головки, электрода EFO, оборудования для защитной атмосферы, параметров программного обеспечения, капилляра, пути прохождения проволоки, держателя заготовки и процесса упаковки.
Можно ли использовать один и тот же капилляр для золотой и медной проволоки?
Не следует делать поспешных выводов. Для меди может потребоваться другой материал капилляра или другая геометрия, чтобы справиться с износом, формой шарика, напряжением на контактной площадке, захватом проволоки и характеристиками второго соединения.
Всегда ли медь с палладиевым покрытием лучше, чем непокрытая медь?
Нет. Палладиевое покрытие может улучшить некоторые параметры сцепления, удобство обращения или коррозионную стойкость, но результат зависит от конструкции провода, материалов корпуса, технологического процесса и условий эксплуатации.
Всегда ли медная проволока снижает общие производственные затраты?
Нет. Экономический результат должен включать в себя цену проволоки, газа, капилляров, модификацию оборудования, квалификацию, время простоя, выход продукции, техническое обслуживание и риски надежности. Экономия на сырье не приводит автоматически к снижению общей стоимости комплекта.
Достаточно ли теста на растяжение для одобрения переоборудования под медь?
Нет. Испытания на растяжение или сдвиг предоставляют полезные механические доказательства, но для полного утверждения может также потребоваться визуальный осмотр, анализ видов отказов, анализ поперечного сечения, многократные производственные испытания и испытания на надежность на уровне упаковки.
Окончательная рекомендация
Медная проволока может обеспечить существенные материальные, электрические и тепловые преимущества, но ее следует рассматривать скорее как способ преобразования упаковки и технологического процесса, а не как прямую замену золота. Перед внесением изменений необходимо подтвердить точную конструкцию проволоки, конфигурацию оборудования, систему контроля EFO и атмосферы, капилляр, структуру контактной площадки, поведение контура и требования к квалификации.
Для проверки требований к оборудованию или материалам для склеивания отправьте текущие технические характеристики проволоки, модель устройства для склеивания проволокой, тип корпуса, информацию об контактных площадках и целевое значение преобразования через Страница запроса информации о полумашинном оборудованииЗатем можно сосредоточиться на конфигурации оборудования, наличии материалов и технических областях, которые еще требуют квалификации для применения.