proceso de unión de cables

En el empaquetado convencional de semiconductores, la fijación de chips y la unión de cables cumplen dos funciones diferentes pero estrechamente relacionadas. El proceso de fijación del chip asegura el chip semiconductor a un marco de conexión, sustrato, base del encapsulado o disipador de calor. Posteriormente, la unión por hilo crea las conexiones eléctricas entre las almohadillas del chip y los terminales del encapsulado o las pistas del sustrato. En resumen, la fijación del chip proporciona la base física, mientras que la unión por hilo proporciona la conexión eléctrica. Comprender la diferencia es fundamental al evaluar procesos de empaquetado, diagnosticar defectos de ensamblaje o seleccionar equipos de unión de chips y de alambre. Este artículo compara sus funciones, materiales, secuencia de procesos, indicadores de calidad y requisitos de equipo.  1. ¿Qué es el montaje de chips?El montaje de chips, también llamado unión de chips o ensamblaje de chips, es el proceso de colocar y unir con precisión un chip semiconductor separado a un soporte. Según el diseño del encapsulado, el soporte puede ser un marco de conexión, un sustrato cerámico u orgánico, una base de encapsulado o un disipador de calor.En un encapsulado convencional con unión por hilo en posición vertical, la fijación del chip se realiza normalmente antes de la unión por hilo. El material y el proceso de fijación seleccionados deben mantener el chip en su posición, cumpliendo además con los requisitos térmicos, eléctricos y de fiabilidad del dispositivo. Funciones principales de la fijación de chipsSoporte mecánico. La capa de unión evita que el chip se desplace, se incline, se levante o se separe durante operaciones posteriores como el curado, la unión de cables, el moldeo y las pruebas.Gestión térmica. La capa de fijación puede proporcionar una vía de transferencia de calor desde el chip hasta la estructura del encapsulado, lo cual es especialmente importante para los dispositivos de potencia y otros componentes que generan calor.Conexión eléctrica cuando sea necesario. Dependiendo del diseño del dispositivo, la resina epoxi conductora, la soldadura, las aleaciones eutécticas y los materiales sinterizados pueden proporcionar conexión a tierra o conducción de corriente a través de la parte posterior del chip. Métodos comunes de fijación de chipsUnión con epoxi o epoxi con relleno de plataEnlace eutéctico, incluidos los procesos AuSnUnión de chips mediante soldadura blandaSinterización con o sin presión para aplicaciones específicas en dispositivos de potencia. Equipo típico de fijación de troquelesEquipo de fijación de troqueles Pueden incluir máquinas de unión de chips automáticas, máquinas de unión de chips eutécticas, sistemas de dispensación de adhesivos, sistemas de fijación de chips mediante soldadura y sistemas de sinterización. Entre los factores de selección importantes se incluyen la precisión de la colocación, el tamaño y el grosor del chip, el material de unión, el control de la temperatura y la fuerza, la manipulación del sustrato, la alineación visual y la capacidad de producción requerida.   2. ¿Qué es la unión de cables?El proceso de interconexión mediante alambre utiliza alambre o cinta metálica fina para conectar las almohadillas de conexión del chip con los terminales o pistas conductoras del sustrato del encapsulado. Estas conexiones transmiten energía y señales eléctricas entre el chip semiconductor y el circuito externo.En muchos encapsulados convencionales, la unión de los cables se realiza después de la fijación del chip, una vez que este ha sido asegurado y se han completado todos los pasos necesarios de curado, reflujo, limpieza o preparación de la superficie. Funciones principales de la unión de cablesInterconexión eléctrica. Las uniones de cables crean vías conductoras para la transmisión de energía, tierra y señales.Formación de bucles controlados. El bucle de alambre debe mantener la altura, la longitud, la holgura y la geometría requeridas sin entrar en contacto con los cables cercanos, las superficies del paquete o los elementos de encapsulado.Unión metalúrgica fiable. Las dos primeras uniones deben lograr la resistencia y consistencia suficientes, evitando al mismo tiempo daños en las almohadillas, la formación de cráteres, la deformación excesiva o la rotura del cable. Materiales de cableado y tipos de unión comunesLos hilos de oro y cobre se utilizan ampliamente en aplicaciones de unión por bola.El alambre y la cinta de aluminio se utilizan comúnmente en la unión por cuña.Para los módulos semiconductores de potencia y los dispositivos de alta corriente se utilizan cables y cintas de aluminio o cobre de gran espesor. Equipos típicos para la unión de cablesEquipos para unión de cables Incluye máquinas de unión automáticas de bolas, de cuña, de acceso profundo y de cinta o alambre grueso. Los factores clave para la selección incluyen el material y el diámetro del alambre, el paso de las almohadillas, el área de unión, la profundidad del encapsulado, los requisitos del bucle, el control ultrasónico y de fuerza, la capacidad de visión, el rendimiento y las funciones de monitorización del proceso.   3. ¿En qué punto del proceso de empaquetado se ubican la fijación de chips y la unión de cables?El diagrama de flujo de proceso simplificado para un encapsulado de circuito integrado convencional con unión por hilo es el siguiente:Rectificado de obleas → Corte de obleas → Fijación de chips → Curado / Reflujo / Sinterización → Preparación de la superficie según sea necesario → Unión de cables → Moldeo o encapsulado → Recorte y conformado → Prueba final y clasificación La secuencia exacta varía según la arquitectura del encapsulado, los materiales y los requisitos de producción. Las estructuras de encapsulado flip-chip, clip-attach, a nivel de oblea y otras estructuras avanzadas pueden utilizar diferentes flujos de interconexión.   4. Diferencias clave entre la fijación de chips y la unión de cables  Elemento de comparaciónFijación de troquelUnión de cablesPuesto de procesoGeneralmente antes de la unión de cables en un paquete convencionalNormalmente, después de la fijación del chip y los pasos intermedios necesariosPropósito principalAsegure el chip y cumpla con los requisitos térmicos o eléctricos.Conecte las almohadillas del chip a los terminales del paquete o a las pistas del sustrato.Interfaz principalParte posterior o superficie de unión del chip al soportePuntos de conexión superiores a puntos de conexión externosMateriales comunesEpoxi, epoxi de plata, soldadura, aleación eutéctica, material sinterizadoAlambre o cinta de oro, cobre o aluminioIndicadores clave de calidadPrecisión de colocación, inclinación del troquel, espesor de la línea de unión, huecos, adhesión o resistencia al corte.Resistencia de la unión, deformación, geometría del bucle, continuidad, resultados de tracción o cizallamientoDefectos comunesDesplazamiento de la matriz, inclinación de la matriz, adhesión insuficiente, desbordamiento, contaminación, huecosUniones antiadherentes, uniones débiles, uniones levantadas, cable roto, cortocircuito, circuito abierto, mala forma del bucleEquipo típicoSistema de unión de matrices, sistema de unión eutéctica, dispensador, soldadura o sistema de sinterizaciónSoldadora de bolas, soldadora de cuñas, soldadora de acceso profundo, soldadora de alambre grueso   5. ¿Cómo puede afectar la calidad de la fijación del chip a la unión de los cables?Aunque ambos procesos utilizan materiales y máquinas diferentes, una mala fijación del chip puede reducir la estabilidad de la unión de los cables. Las interacciones comunes incluyen:Cambio de matriz. Es posible que las almohadillas de unión ya no coincidan con las coordenadas de unión programadas, lo que aumenta el riesgo de uniones fuera de la almohadilla o fallos de alineación.Inclinación del troquel o espesor desigual de la línea de unión. Los cambios en la altura y la planitud de la matriz pueden afectar el enfoque, la consistencia de la fuerza de unión, la altura del bucle y la holgura de la herramienta.Fuerza de fijación insuficiente. El chip puede moverse bajo la acción de la fuerza de unión o la energía ultrasónica, lo que da como resultado enlaces inestables o débiles.Exceso de adhesivo o contaminación de la superficie. La contaminación cerca del área de la almohadilla puede impedir una correcta unión metalúrgica y provocar uniones no adherentes o desprendidas.Vacíos o deformaciones excesivas. Estas condiciones pueden debilitar la estabilidad térmica o mecánica y, de forma indirecta, reducir el margen de tiempo del proceso de unión de cables. Por este motivo, antes de comenzar el proceso de unión de cables, se deben verificar la posición, la planitud, la adhesión, la limpieza y las condiciones de curado del chip. Un control estable en la etapa previa al proceso reduce la cantidad de compensación necesaria durante la unión de cables.   6. ConclusiónLa principal diferencia entre la fijación del chip y la unión por hilo es sencilla: la fijación del chip asegura el chip semiconductor, mientras que la unión por hilo lo conecta eléctricamente al encapsulado. Sin embargo, un encapsulado fiable depende de más factores que la simple correcta ejecución de ambos pasos. La precisión de la colocación, la compatibilidad de los materiales, la limpieza de la superficie, la resistencia de la unión, el control del bucle, el comportamiento térmico y la estabilidad del equipo influyen en el rendimiento final y la fiabilidad del dispositivo. HYRNUS proporciona equipos de unión de chips y equipos de unión de cables para empaquetado de semiconductores, dispositivos optoelectrónicos, dispositivos de potencia, MEMS, circuitos híbridos y aplicaciones de ensamblaje relacionadas. Para un nuevo paquete o proceso de producción, Contacta con nuestro equipo de ingeniería. Con base en sus requisitos de matriz, sustrato, material, precisión y capacidad, podremos evaluar una configuración de equipo adecuada.   Preguntas frecuentes¿Es lo mismo la fijación del chip que la unión del chip? En la mayoría de los contextos de ensamblaje de semiconductores, los términos se usan indistintamente. "Colocación del chip" enfatiza el proceso, mientras que "enganchador de chips" se refiere comúnmente al equipo utilizado para colocar y unir el chip.¿La unión de los cables siempre se realiza inmediatamente después de la fijación del chip? No necesariamente. Entre ellos puede ser necesario un paso de curado, reflujo, sinterización, limpieza con plasma o inspección. Sin embargo, el chip debe estar firmemente sujeto antes de poder realizar la unión de cables convencional con la cara hacia arriba.¿Puede la unión por hilo reemplazar la fijación del chip? No. Cumplen funciones diferentes en un encapsulado convencional con conexiones de alambre. Arquitecturas alternativas como flip chip o interconexión con clips de cobre pueden reemplazar las conexiones de alambre o combinar la fijación y la interconexión eléctrica de manera diferente.¿Qué información se necesita antes de seleccionar el equipo? Proporcione las dimensiones del chip y del sustrato, la estructura del encapsulado, los materiales de unión, la precisión objetivo, las especificaciones del cable o la cinta, los requisitos de temperatura y fuerza del proceso, la capacidad prevista y el nivel de automatización.