Solusi

PENGIKATAN KAWAT

LEMBAR FAKTA BASIS PENGETAHUAN

Apa itu Wire Bonding?

Pengikatan kawat adalah metode di mana seutas kawat logam lunak berdiameter kecil dilekatkan pada permukaan logam yang kompatibel tanpa menggunakan solder, fluks, dan dalam beberapa kasus dengan menggunakan panas di atas 150 derajat Celcius. Logam lunak meliputi Emas (Au), Tembaga (Cu), Perak (Ag), Aluminium (Al) dan paduan seperti Palladium-Perak (PdAg) dan lainnya.

Memahami Teknik dan Proses Pengikatan Kawat (Wire Bonding) untuk Aplikasi Perakitan Mikroelektronika.
Teknik/Proses Pengikatan Baji: Pita, Bola Termosonik & Pengikatan Baji Ultrasonik
Wire bonding adalah metode pembuatan interkoneksi antara sirkuit terpadu (IC) atau perangkat semikonduktor serupa dengan kemasan atau leadframe-nya selama proses manufaktur. Metode ini juga umum digunakan untuk menyediakan koneksi listrik dalam perakitan paket baterai Lithium-ion. Wire bonding umumnya dianggap sebagai teknologi interkoneksi mikroelektronik yang paling hemat biaya dan fleksibel, dan digunakan di sebagian besar kemasan semikonduktor yang diproduksi saat ini. Terdapat beberapa teknik wire bonding, yang meliputi: Wire Bonding Termo-Kompresi:
Pengikatan kawat termokompresi (menggabungkan dua permukaan yang mungkin (biasanya Au) bersama-sama di bawah gaya penjepit dengan suhu antarmuka tinggi, biasanya lebih dari 300°C, untuk menghasilkan lasan), awalnya dikembangkan pada tahun 1950-an untuk interkoneksi mikroelektronik, namun dengan cepat digantikan oleh pengikatan ultrasonik & termosonik pada tahun 60-an sebagai teknologi interkoneksi yang dominan. Pengikatan termokompresi masih digunakan untuk aplikasi khusus saat ini, tetapi umumnya dihindari oleh produsen karena suhu antarmuka yang tinggi (seringkali merusak) yang dibutuhkan untuk membuat ikatan yang berhasil. Pengikatan Kawat Baji Ultrasonik:
Pada tahun 1960-an, penyambungan kawat baji ultrasonik menjadi metodologi interkoneksi yang dominan. Penerapan getaran frekuensi tinggi (melalui transduser resonansi) pada alat penyambung dengan gaya penjepitan simultan, memungkinkan kawat Aluminium dan Emas untuk dilas pada suhu ruangan. Getaran ultrasonik ini membantu menghilangkan kontaminan (oksida, pengotor, dll.) dari permukaan penyambungan pada awal siklus penyambungan, dan mendorong pertumbuhan intermetalik untuk lebih mengembangkan dan memperkuat ikatan. Frekuensi tipikal untuk pengikatan adalah 60 – 120 KHz. Teknik baji ultrasonik memiliki dua teknologi proses utama: Pengikatan kawat besar (berat) untuk kawat berdiameter >100µm Pengikatan kawat halus (kecil) untuk kawat berdiameter <75µm Contoh siklus pengikatan ultrasonik tipikal dapat ditemukan di sini untuk kawat halus dan di sini untuk kawat besar. Pengikatan kawat baji ultrasonik menggunakan alat pengikatan atau "baji" khusus, biasanya terbuat dari Tungsten Karbida (untuk kawat Aluminium) atau Titanium Karbida (untuk kawat Emas) tergantung pada persyaratan proses dan diameter kawat; baji berujung keramik untuk aplikasi tertentu juga tersedia. Pengikatan Kawat Termosonik:
Jika diperlukan pemanasan tambahan (biasanya untuk kawat emas, dengan antarmuka pengikatan dalam kisaran 100 – 250°C), proses ini disebut pengikatan kawat termosonik. Ini memiliki keunggulan besar dibandingkan sistem termokompresi tradisional, karena suhu antarmuka yang dibutuhkan jauh lebih rendah (pengikatan Au pada suhu ruangan telah disebutkan tetapi dalam praktiknya tidak dapat diandalkan tanpa pemanasan tambahan). Pengikatan Bola Termosonik:
Bentuk lain dari pengikatan kawat Thermosonic adalah Ball Bonding (lihat siklus ball bond di sini). Metodologi ini menggunakan alat pengikat kapiler keramik di atas desain baji tradisional untuk menggabungkan kualitas terbaik dari pengikatan termokompresi dan ultrasonik tanpa kekurangannya. Getaran Thermosonic memastikan suhu antarmuka tetap rendah, sementara interkoneksi pertama, ball bond yang dikompresi secara termal memungkinkan kawat dan ikatan sekunder ditempatkan ke segala arah, tidak sejajar dengan ikatan pertama, yang merupakan batasan dalam pengikatan kawat ultrasonik. Untuk manufaktur otomatis dan volume tinggi, ball bonder jauh lebih cepat daripada Ultrasonic/Thermosonic (Wedge) bonder, menjadikan ball bonding Thermosonic sebagai teknologi interkoneksi dominan dalam mikroelektronika selama 50+ tahun terakhir. Pengikatan Pita:
Penyambungan pita, yang menggunakan pita logam pipih, telah mendominasi elektronika RF dan Gelombang Mikro selama beberapa dekade (pita memberikan peningkatan signifikan dalam kehilangan sinyal [efek kulit] dibandingkan dengan kawat bundar tradisional). Pita emas kecil, biasanya hingga lebar 75µm dan tebal 25µm, disambung melalui proses Termosonik dengan alat penyambung baji berpermukaan datar besar. Pita aluminium hingga lebar 2.000µm dan tebal 250µm juga dapat disambung dengan proses baji Ultrasonik, karena kebutuhan akan interkoneksi dengan loop yang lebih rendah dan kepadatan tinggi telah meningkat.

Apa itu kawat pengikat emas?

Penyambungan kawat emas adalah proses di mana kawat emas disambungkan ke dua titik dalam suatu rakitan untuk membentuk interkoneksi atau jalur konduktif listrik. Panas, ultrasonik, dan gaya digunakan untuk membentuk titik sambungan untuk kawat emas. Proses pembuatan titik sambungan dimulai dengan pembentukan bola emas di ujung alat penyambung kawat, yaitu kapiler. Bola ini ditekan pada permukaan rakitan yang dipanaskan sambil menerapkan gaya spesifik aplikasi dan frekuensi gerakan ultrasonik 60kHz - 152kHz dengan alat tersebut. Setelah sambungan pertama dibuat, kawat akan dimanipulasi dengan cara yang terkontrol ketat untuk membentuk bentuk lingkaran yang sesuai dengan geometri rakitan. Sambungan kedua, yang sering disebut sebagai jahitan, kemudian dibentuk pada permukaan lainnya dengan menekan kawat dan menggunakan penjepit untuk merobek kawat pada sambungan tersebut.

Penyambungan kawat emas menawarkan metode interkoneksi dalam kemasan yang memiliki konduktivitas listrik sangat tinggi, hampir satu tingkat lebih tinggi daripada beberapa bahan solder. Selain itu, kawat emas memiliki toleransi oksidasi yang tinggi dibandingkan dengan bahan kawat lainnya dan lebih lunak daripada kebanyakan bahan lainnya, yang sangat penting untuk permukaan yang sensitif.
Prosesnya juga dapat bervariasi berdasarkan kebutuhan perakitan. Pada material yang sensitif, bola emas dapat ditempatkan pada area pengikatan kedua untuk menciptakan ikatan yang lebih kuat dan ikatan yang lebih "lunak" untuk mencegah kerusakan pada permukaan komponen. Pada ruang yang sempit, satu bola dapat digunakan sebagai titik awal untuk dua ikatan, membentuk ikatan berbentuk "V". Ketika ikatan kawat perlu lebih kuat, bola dapat ditempatkan di atas sambungan untuk membentuk ikatan pengaman, meningkatkan stabilitas dan kekuatan kawat. Berbagai aplikasi dan variasi pengikatan kawat hampir tidak terbatas dan dapat dicapai melalui penggunaan perangkat lunak otomatis pada sistem pengikatan kawat Palomar.