Unión de cables

La unión de cables es el método de realizar interconexiones entre un circuito integrado (IC) u otro dispositivo semiconductor y su empaque durante la fabricación del dispositivo semiconductor . Aunque es menos común, la unión de cables se puede utilizar para conectar un circuito integrado a otros componentes electrónicos o para conectar una placa de circuito impreso (PCB) a otra. La unión de cables generalmente se considera la tecnología de interconexión más rentable y flexible y se utiliza para ensamblar la gran mayoría de paquetes de semiconductores. La unión por cable se puede utilizar en frecuencias superiores a 100 GHz. [1]

Los diámetros de alambre comienzan en 15 μm y pueden ser de hasta varios cientos de micrómetros para aplicaciones de alta potencia.

La industria de la unión de cables está pasando del oro al cobre. [2] [3] [4] Este cambio ha sido provocado por el costo creciente del oro y el costo comparativamente estable, y mucho más bajo, del cobre. Si bien posee una conductividad térmica y eléctrica más alta que el oro, anteriormente se consideraba que el cobre era menos confiable debido a su dureza y susceptibilidad a la corrosión. Para el 2015, se espera que más de un tercio de todas las máquinas de unión de cables en uso estén configuradas para cobre. [5]

El alambre de cobre se ha convertido en uno de los materiales preferidos para interconectar cables en muchas aplicaciones de semiconductores y microelectrónicos. El cobre se utiliza para la unión de bolas de alambre fino en tamaños desde 10 micrómetros (0,00039 pulgadas) hasta 500 micrómetros (0,02 pulgadas). [6] El alambre de cobre tiene la capacidad de usarse en diámetros más pequeños, proporcionando el mismo rendimiento que el oro sin el alto costo del material.

El alambre de cobre de hasta 500 micrómetros (0,02 pulg.) [7] se puede unir en forma de cuña con éxito . El alambre de cobre de gran diámetro puede reemplazar y reemplaza al alambre de aluminio cuando se necesita una alta capacidad de carga de corriente o cuando hay problemas con geometría compleja. Los pasos de recocido y proceso utilizados por los fabricantes mejoran la capacidad de usar alambre de cobre de gran diámetro para unir la unión al silicio sin dañar el troquel.

El alambre de cobre plantea algunos desafíos, ya que es más duro que el oro y el aluminio, por lo que los parámetros de unión deben mantenerse bajo estricto control. La formación de óxidos es inherente a este material, por lo que el almacenamiento y la vida útil son cuestiones que deben tenerse en cuenta. Se requiere un embalaje especial para proteger el alambre de cobre y lograr una vida útil más larga. PaladioEl alambre de cobre revestido es una alternativa común que ha demostrado una resistencia significativa a la corrosión, aunque con una dureza más alta que el cobre puro y un precio más alto, aunque todavía menor que el oro. Durante la fabricación de uniones de alambre, el alambre de cobre, así como sus variedades chapadas, deben trabajarse en presencia de gas de formación [95% de nitrógeno y 5% de hidrógeno] o un gas anóxico similar para evitar la corrosión. Un método para hacer frente a la dureza relativa del cobre es el uso de variedades de alta pureza [5N +]. [5]

Bolas de alambre de oro adheridas a una matriz de silicio
Cables de aluminio de cuña unidos a un FC160 transistor troquel
Diodo de germanio OA7 unido con alambre de oro
Las interconexiones en un paquete de energía se realizan utilizando cables de aluminio gruesos (250 a 400 μm), unidos en forma de cuña
Dentro de un paquete BGA unido por cable ; este paquete tiene una GPU Nvidia GeForce 256
Paquete de LED de montaje en superficie rojo, verde y azul con detalles de unión de cables dorados .
Demostración de la unión por cuña ultrasónica de un alambre de aluminio entre electrodos de oro en una placa de circuito impreso y electrodos de oro en un sustrato de zafiro, orden de unión inverso.