¿Qué es la soldadura ultrasónica por presión en caliente?

La soldadura ultrasónica a presión en caliente es un método de soldadura a presión que utiliza la energía de vibración mecánica de alta frecuencia de ondas ultrasónicas para calentar y limpiar internamente las juntas de la pieza de trabajo, mientras aplica presión a la pieza de trabajo para lograr la soldadura.

La soldadura ultrasónica se utiliza principalmente para la unión de cables en el proceso de interconexión de chips IC, es decir, utilizando cables de oro, cables de aluminio y cables de cobre para lograr conexiones eléctricas entre chips y marcos de cables. Debido a que el precalentamiento puede mejorar el rendimiento de las uniones unidas por ultrasonidos, la soldadura ultrasónica por presión en caliente es la corriente principal de la soldadura ultrasónica.

Cuando el chip está empaquetado en plástico, el arco del cable metálico con una cierta longitud producirá un fenómeno de oscilación del cable bajo el impacto del flujo de materiales de embalaje de plástico, ya que los cables de unión utilizados actualmente generalmente no tienen una. capa aislante en la superficie, el espacio más pequeño puede causar fácilmente que los cables adyacentes se balanceen. Cortocircuito entre los cables. Si la oscilación del cable es grave, provocará contacto entre los cables metálicos, lo que provocará un cortocircuito.

En los últimos años, con la mejora del nivel de integración de los dispositivos microelectrónicos, el tamaño de los microchips se ha ido reduciendo, los circuitos de los chips se han vuelto cada vez más complejos y el diámetro de los cables se ha vuelto cada vez más pequeño. Existen requisitos para el control del fenómeno de oscilación del cable.

El uso de alambre esmaltado para la conexión de unión de cables puede resolver eficazmente las contradicciones anteriores, y así surgió la tecnología X-Wire. En 2006, el Plan Internacional de Tecnología de Semiconductores asignó al alambre esmaltado una posible solución para la unión de alambres de 25 um. En particular, el uso de alambre de cobre esmaltado para reemplazar el alambre de oro se ha convertido rápidamente en un tema candente en la investigación actual.

Song et al. realizaron experimentos comparativos utilizando alambres de oro sin película aislante en la superficie y alambres de oro con una película aislante en la superficie, y estudiaron sus diferencias en las zonas afectadas por el calor y la deformabilidad de las bolas de oro. .

Los alambres esmaltados en los consumibles de corte de alambre no se pueden conectar con equipos ultrasónicos de trayectoria de vibración lineal tradicionales.

Tsujino et al. utilizaron ultrasonidos de alta frecuencia con una trayectoria de movimiento de sonotrodo elíptica para estudiar las características de soldadura de alambres y láminas de cobre aislados. El diámetro exterior del cable de cobre aislado utilizado es de 0,036 mm, el espesor de la lámina de cobre es de 0,3 mm y las frecuencias ultrasónicas son de 40, 60, 100 kHz o más, respectivamente.

Los resultados del estudio comparativo muestran que la vibración ultrasónica de la trayectoria elíptica puede lograr la soldadura de cables de cobre aislados, y la vibración compuesta de alta frecuencia puede desprender el material aislante de la junta de soldadura. La resistencia de la unión soldada puede alcanzar básicamente la resistencia del cobre. A medida que aumenta la frecuencia de vibración, la deformación de la pieza soldada y la fluctuación de la resistencia de la soldadura también disminuyen. Sin embargo, no se indica claramente el material específico de la capa aislante ni las propiedades conductoras de la unión soldada.