Дефекты при проволочном соединении следует диагностировать по местоположению и типу неисправности, а не по единичному срабатыванию сигнализации оборудования или немедленному изменению мощности, силы или температуры ультразвука.
Причиной отлипания может быть загрязнение поверхности, окисление, капиллярный износ, нестабильное образование воздушных шариков, плохая поддержка упаковки или неподходящий технологический режим. Обрыв проволоки может начаться в области шейки, пятки, петли или второго соединения, причем каждое место указывает на различную группу возможных причин.
Данное руководство в основном посвящено тонкопроводной шариковой сварке, используемой в корпусировании интегральных схем, светодиодов и дискретных полупроводниковых устройств. Тот же принцип диагностики применим также к клиновидной сварке и сварке толстопроводной проволокой, хотя используемые для этого инструменты, системы управления проволокой и критерии приемки различаются.
Выявите дефект до внесения изменений в процесс.
Первый вопрос при устранении неполадок — не «Какой параметр следует увеличить?», а «Что именно вышло из строя, где это произошло и при каких условиях это случилось?»
Перед изменением рецепта запишите следующую информацию:
Модель станка, головка для склеивания и программный рецепт
Материал проволоки, диаметр, катушка и номер производственной партии.
Номер детали капилляра, время установки и общее количество склеенных швов.
Отделка матрицы, выводной рамки или подложки
Состояние упаковки, держателя заготовки и нагревателя.
Местоположение дефекта внутри устройства или в зоне соединения.
Независимо от того, является ли дефект постоянным, прерывистым или зависящим от партии,
Визуальный вид до и после разрушающих испытаний
Недавние изменения в материалах, инструментах, техническом обслуживании или настройке оборудования.
Дефект, возникающий сразу после смены проволоки, капилляра или партии материала, следует расследовать иначе, чем дефект, развивающийся постепенно после многих часов производства.
Используйте местоположение неисправности, чтобы сузить область поиска.
| Обнаруженный дефект | Местоположение или характер отказа | Области, которые следует исследовать в первую очередь |
|---|---|---|
| Антипригарное покрытие | Первый слой клея не прилипает к контактной площадке кристалла. | Загрязнение подложки, окисление, состояние свободного воздушного шарика, капиллярность, сила сцепления, ультразвуковая передача, нагрев и поддержка упаковки. |
| Подъемник шара | Приклеенный шарик отделяется от подушки во время производства или тестирования. | Качество интерфейса, поверхность подушки, деформация шарика, геометрия капилляра, технологическое окно и структура подушки. |
| отслаивание или образование кратеров на подушечке | Подложка или материал под ней повреждены или удалены. | Чрезмерное механическое напряжение, жесткая проволока, геометрия капилляра, опора корпуса, конструкция контактных площадок и структура кристалла под ней. |
| Антипригарное покрытие для свинца | Второе соединение не прилипает к выводной рамке или подложке. | Качество поверхности, окисление, загрязнение, поверхность капилляра, захват проволоки, параметры второго соединения и стабильность нагревателя. |
| Подъем шва | Второе соединение разрывается во время испытаний на растяжение или при обращении с изделием. | Площадь контакта второго соединения, качество свинцового покрытия, капиллярный износ, состояние проволоки, ультразвуковая обработка и последовательность хвостовой части. |
| Очень трещина | Проволока трескается вблизи места соединения с петлей. | Траектория петли, капиллярное движение, деформация связи, свойства проволоки, многократное механическое напряжение и перемещение упаковки. |
| Перелом шеи | Проволока обрывается выше места контакта шарика или в зоне термического воздействия. | Формирование шара в свободном пространстве, состояние EFO, качество проволоки, движение петли и геометрия шейки. |
| Короткий хвост или отсутствует мяч | Следующий свободно расположенный шар не сможет правильно сформироваться. | Время зажима, прочность второго соединения, разрыв проволоки, длина хвостовой части, электрод EFO и подача проволоки. |
| Изменение высоты петли | Петли различаются по высоте, форме и зазору. | Натяжение проволоки, реакция зажима, капиллярное движение, рецептура, жесткость проволоки, положение зажима заготовки и калибровка станка. |
| Ошибка в положении связи | Соединение смещается от предполагаемого места расположения контактной площадки или вывода. | Распознавание изображений, освещение, реперные точки, обучение распознаванию образов, калибровка сцены, перемещение упаковки и повторяемость действий при работе с держателем. |
Эта таблица является отправной точкой, а не окончательным диагнозом. Несколько первопричин могут привести к схожему видимому дефекту, и одновременно может присутствовать более одного источника отклонений.
Дефекты первого звена связи начинаются еще до того, как мяч достигнет площадки.
При шариковой сварке первое соединение зависит от стабильного шарика в свободном воздухе, подходящего капилляра, пригодной для сварки поверхности контактной площадки и контролируемой передачи силы, ультразвуковой энергии и тепла.
Антипригарная подложка
Отсутствие адгезии к контактной площадке (обычно сокращенно NSOP) означает, что первое соединение не обеспечило достаточной адгезии к контактной площадке кристалла. Неисправность может быть обнаружена сразу машиной или выявлена в процессе проверки и тестирования.
Возможные причины включают:
Органические загрязнения, остатки или оксиды на поверхности подушки
Неправильной формы, окисленной или смещенной от центра шарообразной формы, находящийся в свободном пространстве.
Изношенный, загрязненный или неправильно выбранный капилляр
Недостаточная или нестабильная передача ультразвуковой энергии.
Неподходящая сила, время склеивания или температура держателя заготовки.
Недостаточная поддержка кристалла, перемещение упаковки или нестабильность держателя заготовки.
Металлизация контактных площадок слишком тонкая, поврежденная или не соответствующая своему назначению.
Материал или диаметр проволоки не соответствуют установленному рецепту.
Увеличение ультразвуковой энергии может временно улучшить адгезию, но также может скрывать загрязнения или усиливать повреждение полировальной подушки. Перед расширением технологического окна следует осмотреть поверхность, шарик в свободном воздухе и инструмент.
Подъемник шара
Отслоение шарика происходит, когда первый слой соединения отделяется от подложки во время испытаний на растяжение, последующей обработки, формования или испытаний на надежность.
В процессе производства соединение могло казаться приемлемым, но при этом иметь ограниченный контакт на границе раздела или нестабильное металлургическое соединение. Изучите нижнюю сторону отслоившегося шарика, оставшуюся поверхность подушки и соответствующие результаты испытаний.
Чёткое разделение на границе раздела указывает на проблему, отличную от неисправности, при которой удаляется металл контактной площадки или нижележащий материал кристалла.
Отслаивание и образование кратеров на подложке
Отслоение контактной площадки приводит к удалению части металлизации площадки. Образование кратеров представляет собой повреждение под контактной площадкой и может затронуть диэлектрические или кремниевые структуры под зоной соединения.
Эти сбои не следует рассматривать просто как доказательство того, что облигации «слишком надежны». Возможные факторы, способствующие этому, включают:
Чрезмерное усилие или ультразвуковое воздействие
Более прочный проволочный материал в сочетании с чувствительной контактной площадкой.
Неподходящая геометрия кончика капилляра или фаски.
Недостаточная поддержка под кристаллом или корпусом.
Слабое сцепление контактных площадок или неподходящий пакет металлизации.
Пустоты или структурная слабость под зоной склеивания.
При обнаружении повреждений контактных площадок многократное снижение одного параметра без проверки конструкции площадки и поддержки корпуса может не устранить первопричину.
Дефекты второго типа связи часто выявляют проблемы с поверхностью и инструментом.
Вторая связь имеет меньшую и более тонкую площадь контакта, чем первая шариковая связь. Ее результат сильно зависит от поверхности капилляра, захвата проволоки, поверхности концевого звена и последовательности формирования хвостовой части.
Антипригарное покрытие для свинца
Отсутствие прилипания к выводам (NSOL) возникает, когда соединительный шов не обеспечивает надежного сцепления с выводной рамкой, подложкой или клеммой корпуса.
Расследовать:
Окисление, изменение покрытия или загрязнение клеммы.
Износ капилляров или отложение материала на поверхности кожи
Захват проволоки и её деформация под капилляром
Сила второго сцепления, ультразвуковой отклик и время склеивания
Температура нагревателя и контакт упаковки с держателем заготовки.
Подвижность в терминальной стадии, сгибание или недостаточная поддержка.
Изменения в партиях проводов, выводных рамок или подложек.
Если дефекты сосредоточены в одном месте полосы или подложки, следует проверить локальную плоскостность, опору и распределение температуры, а не сразу менять весь состав.
Поднятие шва и слабые вторичные швы
Шов может остаться на месте во время производства, но отклеиться при испытании на разрыв или последующей обработке. Проверьте, произошло ли повреждение в месте соединения, внутри проволоки или вблизи пятки.
Слабое сцепление второго атома также может влиять на разрыв проволоки и образование «хвоста». Нестабильный «хвост» может затем создать неустойчивый воздушный шарик для следующей проволоки, в результате чего первоначальная проблема со сцеплением второго атома проявится позже как дефект первого атома.
Именно поэтому при устранении неполадок следует следовать полному циклу выравнивания потенциалов, а не рассматривать каждый сигнал тревоги как отдельное событие.
Дефекты проволоки и петель указывают на движение, натяжение и геометрию.
Трещины в пятках
Пятка — это переход между припаянным проводом и восходящей петлей. Трещины в этой области могут возникать из-за чрезмерной деформации, резкого капиллярного движения, неподходящей геометрии петли, многократного напряжения в упаковке или взаимодействия с последующими технологическими процессами.
Проверьте местоположение и направление трещины под микроскопом. Трещина, появившаяся сразу после склеивания, может иметь иное происхождение, чем трещина, образовавшаяся после формования, термических циклов или вибрации.
Переломы шеи
На прочность шейки над шариковым соединением влияют процесс образования шарика в свободном воздухе и последующее движение петли. Неравномерная зона термического воздействия, плохое центрирование шарика или агрессивное обратное движение могут снизить прочность шейки.
Обзор:
Состояние проволоки и катушки
Положение и чистота электродов EFO
Размер и симметрия шара в свободном пространстве
Положение шарика под капилляром
Обратное движение и петлеобразная траектория
Место поломки во время испытаний на растяжение
Изменение петли и сканирование проводов
Изменение параметров контура может быть связано с высотой, размахом, формой, направлением или зазором. Возможные причины выходят за рамки запрограммированных значений контура.
Проверьте систему натяжения проволоки, реакцию зажима, капиллярное движение, жесткость проволоки, положение упаковки и калибровку оборудования. Если петля стабильна до формования, но смещается после, необходимо также включить в исследование процесс формования и конструкцию упаковки.
Разделите первопричины на пять групп.
Проведение достоверного расследования упрощается, когда возможные причины сгруппированы до выбора необходимых тестов.
| Группа первопричин | Типичные примеры | Полезный метод изоляции |
|---|---|---|
| Материал и поверхность | Загрязнение контактной площадки, окисление выводов, отклонения в покрытии, изменение партии проволоки, остатки литья или нестабильная металлизация. | Сравните заведомо исправные материалы, осмотрите поверхности, проверьте поступающие партии и оцените необходимость очистки, если это необходимо. |
| Инструменты и расходные материалы | Капиллярный износ, неправильная геометрия, загрязнение рабочей поверхности инструмента, повреждение электрода EFO, нестабильная катушка проволоки или изношенный зажим. | Установите проверенный инструмент или расходный материал и сравните результат в тех же условиях процесса. |
| Параметры процесса | Неподходящая сила, ультразвуковой отклик, время, температура, ЭФО, газ, последовательность петли или зажима. | Вернитесь к известному базовому уровню и проведите контролируемое исследование в рамках технологического окна. |
| Состояние машины | Деградация преобразователя, дрейф калибровки силы, нестабильность нагревателя, ошибка движения, дрейф изображения или плохое ультразвуковое сопряжение. | Используйте записи калибровки, диагностику, заведомо исправные материалы и многократные испытания в разных положениях станка. |
| Упаковка и обработка | Недостаточная поддержка держателя заготовки, смещение кристалла, деформация подложки, неправильная индексация, вибрация корпуса или механическое напряжение в процессе обработки. | Проверьте опору, плоскостность, зажим, схему расположения и состояние до и после последующих процессов. |
Изменение параметров следует вносить только после того, как в ходе расследования будет определена группа, наиболее вероятная виновная в возникновении проблемы. В противном случае один источник вариации может быть временно компенсирован, в то время как фактический дефект останется.
Надежная последовательность действий по устранению неполадок в проволочном соединении
Следующая последовательность является основой диагностики. Она позволяет избежать ненужных изменений в рецепте и помогает сохранить полезные данные.
Сохраните состояние, при котором произошел сбой. Перед сбросом или заменой компонентов зафиксируйте информацию о станке, рецептуре, партии материала, сроке службы инструмента, изображение дефекта, сигнал тревоги и затронутом положении.
Определите место возникновения неисправности. Определите, где находится дефект: на первом соединении, втором соединении, в области шейки, пятки, петли, конца провода, в месте упаковки или на этапе обработки на станке.
Проанализируйте причину отказа. Для выявления отслоения контакта, обрыва провода, повреждения контактной площадки и структурного разрушения используйте визуальный осмотр и соответствующие результаты испытаний на растяжение, сдвиг или электрическое воздействие.
Проверьте последние изменения. Проанализируйте новые провода, капилляры, контактные площадки, выводные рамки, подложки, рецептуру, работы по техническому обслуживанию, настройку нагревателя, программное обеспечение или действия оператора.
Сравните с заведомо исправным эталонным образцом. Используйте проверенный материал, проверенный капилляр или ранее стабильную рецептуру там, где это можно сделать безопасно. Изменяйте по одному контролируемому фактору за раз.
Отделить материал от машины. По возможности, проверьте подозрительный материал на заведомо исправной установке или протестируйте заведомо исправный материал на подозрительном оборудовании.
Проверьте инструменты и проведите калибровку. Проверьте установку капилляра, калибровку силы сцепления, состояние EFO, состояние преобразователя, поддержку держателя заготовки, стабильность нагревателя и выравнивание изображения.
Разработайте или восстановите окно процесса. Корректировка технологических параметров осуществляется посредством контролируемого исследования, а не путем многократных проб и ошибок при изменении производственных рецептур.
Повторите полный цикл склеивания. Необходимо подтвердить образование шариков в свободном воздухе, первой связи, петли, второй связи, хвоста и следующего шарика в течение достаточного количества циклов, чтобы выявить периодические сбои.
Подтвердите корректирующие действия доказательствами. Перед запуском процесса сравните процент брака, визуальные результаты, характер отказов и результаты механических или электрических испытаний.
Коррекция не подтверждается лишь исчезновением сигнала тревоги. Результат проверки связи и распределение отказов должны вернуться к согласованному стабильному состоянию.
Используйте правильные доказательства неудачи.
Визуальный осмотр
Микроскопический осмотр позволяет оценить положение соединения, деформацию, длину хвостовой части, высоту петли, состояние пятки, повреждения проволоки и видимые загрязнения. Изображения должны включать как исправные, так и дефектные образцы при одинаковом увеличении и освещении.
Испытание на протяжку проволоки
Испытание на растяжение проволоки позволяет получить информацию о адгезии соединения, прочности пятки, поведении петли и месте разрушения. Запишите результат измерения силы вместе с видом разрушения, поскольку одинаковые значения силы могут указывать на различные слабые места.
Испытание на сдвиг сцепления
Испытания на сдвиг могут быть применимы для соответствующих шариковых соединений, контактных площадок, соединений из толстой проволоки или других конструкций. Метод испытания, высота инструмента, направление и критерии приемки должны соответствовать оцениваемому типу межсоединения.
Анализ поперечного сечения и подушечек
При подозрении на отслаивание подложки, образование кратеров, подповерхностные трещины, ограниченное образование межфазных границ или повреждение структуры упаковки может потребоваться поперечное сечение или дополнительный анализ материала.
Мониторинг технологических процессов оборудования
Некоторые устройства для сварки проводов отслеживают усилие, ультразвуковой отклик, деформацию проволоки, частотные характеристики или отдельные этапы сварки. Эти сигналы позволяют выявлять изменения и обеспечивают прослеживаемость, но их пределы должны быть установлены для конкретного продукта и проверены на соответствие результатам физической сварки.
Электрические испытания и испытания на надежность
Электрические испытания и проверки надежности на уровне корпуса приобретают важное значение, когда результаты механического соединения кажутся приемлемыми, но условия эксплуатации, ток, влажность, температура или повторяющиеся нагрузки могут выявить другой механизм отказа.
Очистка поверхностей должна проводиться после обнаружения загрязнений.
Загрязнение поверхности и окисление могут способствовать возникновению NSOP и NSOL. Очистка может улучшить адгезию, если известны тип загрязнения и выбранный метод очистки.
Не следует предполагать, что для каждого слабого соединения необходима плазменная очистка. Перед добавлением этапа очистки определите:
Какая поверхность загрязнена или окислена?
Выдержит ли материал предлагаемую обработку?
Влияет ли чистка на качество поверхности или состояние упаковки?
Как быстро должен быть склеен очищенный материал?
Как будет проверен результат по сравнению с исходным состоянием без лечения?
Доступные системы подготовки поверхности можно изучить с помощью... Категория полуавтоматических плазменных очистителейНеобходимо также подтвердить совместимость технологического процесса с конкретным кристаллом, выводной рамкой, подложкой и загрязнениями.
Капилляры и запасные части влияют не только на время простоя.
Геометрия капилляров влияет на образование шариков, диаметр припаянных шариков, взаимодействие контактных площадок, образование петель, захват проволоки и стабильность второго соединения. Поэтому износ или загрязнение могут привести к возникновению сразу нескольких дефектов.
При обследовании предполагаемой проблемы с капиллярами необходимо зафиксировать следующее:
Полный номер детали капилляра и исправление чертежа.
Материал и диаметр проволоки
Накопленные облигации или операционное время
Состояние наконечника, фаски, отверстия и поверхности
Накопление материала или видимое повреждение
Уровень брака до и после замены
Зажимы для проводов, электроды EFO, преобразователи, нагреватели, камеры, осветительные приборы, держатели заготовок и элементы, используемые для перемещения материалов, также могут влиять на стабильность процесса. Комплектующие для проволочных паяльников и капиллярные трубки. Предоставляет отправную точку для определения подходящего инструмента и запасных частей.
Условия, требующие остановки производства.
Остановите процесс и сохраните доказательства в следующих случаях:
Обнаружено отслоение подложки, образование кратеров или повреждение штампа.
Тот же отслоение клея или дефект, препятствующий прилипанию, повторяется после контролируемой переустановки.
Обрывы проводов создают риск отрыва проводящего материала.
Капилляр, преобразователь, зажим или компонент EFO имеют видимые повреждения.
Калибровка силы, нагревателя, ультразвука или визуального контроля выходит за пределы допустимых условий.
Уровень брака резко меняется после смены материала или партии оснастки.
Сигнал тревоги оборудования неоднократно игнорируется, при этом причина его возникновения не устанавливается.
Процесс проходит визуальный осмотр, но не проходит необходимые механические или электрические испытания.
Продолжение производства при многократном увеличении энергии процесса может превратить устранимую проблему с клеевым соединением в повреждение контактных площадок, износ инструмента или более серьезный риск для надежности.
Часто задаваемые вопросы о дефектах проволочного соединения
Какой первый шаг предпринимается при внезапном увеличении NSOP?
Сохраните неудачные образцы и зафиксируйте последние изменения. Перед изменением всей схемы склеивания осмотрите поверхность подушки, воздушный шарик, капилляр и поврежденные участки.
Доказывает ли высокое значение силы натяжения качество проволочного соединения?
Само по себе это не так. Место и характер отказа также имеют значение. Высокий результат, сопровождающийся отслоением подложки, образованием кратеров или другим структурным повреждением, может указывать на неприемлемый процесс.
Следует ли увеличивать мощность ультразвука, если соединение не держится?
Не автоматически. Плохая адгезия может быть вызвана загрязнением, окислением, капиллярным износом, нестабильным образованием шариков, слабой опорой или состоянием оборудования. Увеличение мощности без выявления причины может повредить подушку.
Может ли новый капилляр решить проблему дефектов как первой, так и второй связи?
Это может устранить дефекты, вызванные износом, загрязнением или неподходящей геометрией, но не исправит все проблемы, связанные с материалами, упаковкой, калибровкой или технологическим процессом. Сравните результат с проверенным капилляром в контролируемых условиях.
Почему дефект возникает только в одном месте упаковки?
Характерные особенности, специфичные для конкретного места дефекта, могут указывать на поддержку держателя инструмента, распределение температуры, деформацию упаковки, выравнивание изображения, локальное состояние поверхности или вариации, связанные с движением. Перед изменением глобальных параметров необходимо определить местоположение дефекта.
Окончательная рекомендация
Поиск и устранение неисправностей в проволочных соединениях следует начинать с анализа имеющихся данных, а не с предположений о параметрах. Необходимо определить место отказа, сохранить состояние неисправности, отличить проблемы с материалами и инструментами от проблем с оборудованием и технологическим процессом, а также изменять по одному контролируемому фактору за раз.
Используйте визуальный осмотр, анализ видов отказов, испытания на растяжение или сдвиг и диагностику оборудования одновременно. Корректирующие действия считаются завершенными только тогда, когда желаемый результат склеивания остается стабильным в течение многократных циклов и в типичных производственных условиях.
Доступный оборудование для сварки проводовИнструменты и запасные части можно проверить в соответствии с затронутым процессом. Для обсуждения неисправности оборудования или повторяющегося дефекта склеивания отправьте модель бондера, фотографии дефектов, информацию о проволоке и капилляре, сведения об аварийных сигналах и последних изменениях в процессе через форму обратной связи. Страница контактов Semimachine.