Wire bonding鋁絲超聲焊技術(shù)科普知識(shí)

Wirebonding鋁絲超聲焊技術(shù)科普知識(shí)、什么是Wirebonding鋁絲超聲焊技術(shù)?鋁絲超聲焊是其實(shí)是使用鋁作為金屬絲的一種wirebonding技術(shù)。而Wirebonding是一種初級(jí)內(nèi)部互連方法，用作連到實(shí)際的裸片表面或器件邏輯電路的最初一級(jí)的內(nèi)部互連方式，這種連接方式把邏輯信號(hào)或芯片的電訊號(hào)與外界連起來。Wirebonding有兩種形式：球焊和楔焊。金絲球焊是最常用的方法，在這種制程中,一個(gè)熔化的金球黏在一段在線，壓下后作為第一個(gè)焊點(diǎn)，然后從第一個(gè)焊點(diǎn)抽出彎曲的線再以新月形狀將線（第二個(gè)楔形焊點(diǎn)）連上，然后又形成另一個(gè)新球用于下一個(gè)的第一個(gè)球焊點(diǎn)。金絲球焊被歸為熱聲制程，也就是說焊點(diǎn)是在熱（一般為150）、超聲波、壓力以及時(shí)間的綜合作用下形成的。第二種壓焊方法是楔形制程，這種制程主要使用鋁線，但也可用金線，通常都在室溫下進(jìn)行。楔焊將兩個(gè)楔形焊點(diǎn)壓下形成連接，在這種制程中沒有球形成。鋁線焊接制程被歸為超聲波線焊，形成焊點(diǎn)只用到超聲波能、壓力以及時(shí)間等參數(shù)。不同制程類型的采用取決于具體的應(yīng)用場合。比如金線壓焊用于大批量生產(chǎn)的場合，因?yàn)檫@種制程速度較快。鋁線壓焊則用于封裝或PCB不能加熱的場合。另外，楔形壓焊制程比金線壓焊具有更精細(xì)的間距。目前，金線壓焊的間距極限為60pm；采用細(xì)鋁線楔形壓焊可以達(dá)到小于60pm的間距。在此技術(shù)中所用金屬線，即BondingWire是半導(dǎo)體器件和集成電路組裝時(shí)，為使芯片內(nèi)電路的輸入/輸出連接點(diǎn)與引線框架的內(nèi)接觸點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)電氣連接的內(nèi)引線。BondingWire作為連接內(nèi)引線，應(yīng)具有電導(dǎo)率高，導(dǎo)電能力強(qiáng)，與導(dǎo)體材料的結(jié)合力強(qiáng)，化學(xué)性能穩(wěn)定等性能優(yōu)點(diǎn)。BondingWire的直徑，通常在25到75pm之間。市場上主要有四種材料用作BondingWire，分別為金、銀、銅和鋁。二、WireBonding技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用Wirebonding自從1970年起一直廣泛應(yīng)用于微電子和電力電子領(lǐng)域。目前Wirebonding技術(shù)有了新的應(yīng)用領(lǐng)域，即正逐漸增長的電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特別是在電池連接方面。部分電動(dòng)汽車在生產(chǎn)過程中，就采用了Wirebonding技術(shù)用于電池包之間的連接。（一）自從1970年Wirebonding廣泛運(yùn)用于微電子領(lǐng)域后，部分電動(dòng)汽車生產(chǎn)商開始將Wirebonding運(yùn)用于電池連接。TESLA就是使用這一技術(shù)的典型代表公司。2006年，TESLA開創(chuàng)了率先使用wirebonding技術(shù)作為將電芯連接成一個(gè)大電池包的技術(shù)模式。在TESLA看來，傳統(tǒng)的焊接工藝十分耗時(shí)、容易失敗。同時(shí)，也很難測試電池之間的連接、導(dǎo)體是否存在問題。除了簡單的連接外，TESLA也設(shè)計(jì)了一種方式，采用鋁絲焊Aluminumwirebonding這一可熔斷的連接技術(shù)。鋁絲焊技術(shù)可以允許范圍內(nèi)的電流通過，但是當(dāng)發(fā)生短路產(chǎn)生過流時(shí)就會(huì)進(jìn)行熔斷。TESLA的工程師相信其他的焊接技術(shù)會(huì)產(chǎn)生電氣保護(hù)問題，沒有保險(xiǎn)絲的保護(hù)，一個(gè)單體電芯可能因?yàn)樵诎l(fā)生故障或損壞后產(chǎn)生內(nèi)部短路，致使與它并聯(lián)的其他電芯都不能使用。（二）優(yōu)勢:傳統(tǒng)的釬焊和融焊技術(shù)已使用多年，存在一些劣勢。例如，熱應(yīng)力的產(chǎn)生、焊接后清潔問題、缺乏靈活性和質(zhì)量難以控制等。Bonding的線焊和帶焊在這方面比傳統(tǒng)焊接表現(xiàn)好的多，而且可以很好對每一個(gè)焊接處進(jìn)行控制，對生產(chǎn)過程沒有任何不良影響。采用鋁絲焊或鋁帶焊時(shí)，在室溫下進(jìn)行即可。不需要任何外部溫度，超聲波摩擦焊接時(shí)的焊接區(qū)溫度不會(huì)上升。而其他傳統(tǒng)的焊接方式則需要加熱才能將金屬融化。Wirebonding是一項(xiàng)干凈的焊接技術(shù)，并不需要任何焊接后的衛(wèi)生清理工作。傳統(tǒng)焊接技術(shù)后會(huì)有一些助焊劑殘留或者融化的金屬爆發(fā)物需要移除，避免產(chǎn)生可靠性問題。而wirebonding則只有在表面存在一些污染物或者頑固的氧化物時(shí)才需要進(jìn)行清洗。Wirebonding具有很好的靈活性，兼容性較強(qiáng)，含低金線高度、多針腳選擇、大工作范圍、帶狀或圓線狀選擇。金屬絲可以