Drahtbonden– die Methode zur Montage eines Chips auf einer Leiterplatte

Bis zum Ende des Prozesses sind mit jedem Wafer 500 bis 1.200 Chips verbunden. Um diese Chips dort einzusetzen, wo sie benötigt werden, muss der Wafer in einzelne Chips geschnitten und dann mit der Außenseite verbunden und eingeschaltet werden. Heutzutage wird die Methode zum Verbinden von Drähten (Übertragungspfaden für elektrische Signale) als Drahtbonden bezeichnet.

Material der Drahtverbindung: Gold/Aluminium/Kupfer

Das Material für das Drahtbonden wird bestimmt, indem verschiedene Schweißparameter umfassend berücksichtigt und zu der am besten geeigneten Methode kombiniert werden. Die hier genannten Parameter betreffen viele Aspekte, darunter den Typ des Halbleiterprodukts, den Verpackungstyp, die Padgröße, den Durchmesser der Metallleitung, die Schweißmethode sowie Zuverlässigkeitsindikatoren wie die Zugfestigkeit und Dehnung der Metallleitung. Zu den typischen metallischen Bleimaterialien gehören Gold, Aluminium und Kupfer. Unter ihnen wird Golddraht hauptsächlich für Halbleiterverpackungen verwendet.

Golddraht hat eine gute elektrische Leitfähigkeit, ist chemisch stabil und weist eine starke Korrosionsbeständigkeit auf. Der größte Nachteil des in der Anfangszeit überwiegend verwendeten Aluminiumdrahtes bestand jedoch darin, dass er leicht korrodierte. Darüber hinaus ist die Härte des Golddrahts hoch, sodass er sich beim Primärbonden gut zu einer Kugel formen lässt und beim Sekundärbonden ordnungsgemäß eine halbkreisförmige Anschlussschleife (Schleife vom Primärbonden zum Sekundärbonden) bilden kann. die gebildete Form).

Aluminiumdraht hat einen größeren Durchmesser und eine größere Steigung als Golddraht. Selbst wenn hochreiner Golddraht zur Bildung der Bleischleife verwendet wird, bricht dieser daher nicht, reiner Aluminiumdraht bricht jedoch leicht und wird daher mit etwas Silizium oder Magnesium gemischt, um eine Legierung herzustellen. Aluminiumdraht wird hauptsächlich in Hochtemperaturverpackungen (z. B. Hermetic) oder Ultraschallverfahren verwendet, bei denen Golddraht nicht verwendet werden kann.

Obwohl Kupferdraht billig ist, ist seine Härte zu hoch. Wenn die Härte zu hoch ist, lässt sich das Blei nicht leicht zu einer Kugel formen und es gibt viele Einschränkungen bei der Bildung von Bleischlaufen. Darüber hinaus muss während des Ball-Bonding-Prozesses Druck auf das Chippad ausgeübt werden. Bei zu hoher Härte entstehen Risse in der Folie an der Unterseite des Pads. Darüber hinaus kommt es zu einem „Peeling“-Phänomen, bei dem sich die fest verbundene Polsterschicht ablöst. Da die Metallverdrahtung des Chips jedoch aus Kupfer besteht, besteht heutzutage ein zunehmender Trend zur Verwendung von Kupferdraht. Um die Nachteile von Kupferdraht zu überwinden, wird dieser natürlich normalerweise mit einer kleinen Menge anderer Materialien gemischt, um eine Legierung zu bilden, und dann verwendet.