Wire bonding鋁絲超聲焊技術科普知識

—2——2——1—1Wirebonding鋁絲超聲焊技術科普知識、什么是Wirebonding鋁絲超聲焊技術?鋁絲超聲焊是其實是使用鋁作為金屬絲的一種wirebonding技術。而Wirebonding是一種初級內部互連方法，用作連到實際的裸片表面或器件邏輯電路的最初一級的內部互連方式，這種連接方式把邏輯信號或芯片的電訊號與外界連起來。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,一個熔化的金球黏在一段在線，壓下后作為第一個焊點，然后從第一個焊點抽出彎曲的線再以新月形狀將線（第二個楔形焊點）連上，然后又形成另一個新球用于下一個的第一個球焊點。金絲球焊被歸為熱聲制程，也就是說焊點是在熱（一般為150）、超聲波、壓力以及時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，通常都在室溫下進行。楔焊將兩個楔形焊點壓下形成連接，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，形成焊點只用到超聲波能、壓力以及時間等參數。不同制程類型的采用取決于具體的應用場合。比如金線壓焊用于大批量生產的場合，因為這種制程速度較快。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的間距。目前，金線壓焊的間距極限為60pm；采用細鋁線楔形壓焊可以達到小于60pm的間距。在此技術中所用金屬線，即BondingWire是半導體器件和集成電路組裝時，為使芯片內電路的輸入/輸出連接點與引線框架的內接觸點之間實現電氣連接的內引線。BondingWire作為連接內引線，應具有電導率高，導電能力強，與導體材料的結合力強，化學性能穩(wěn)定等性能優(yōu)點。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技術在電動汽車動力電池領域的應用Wirebonding自從1970年起一直廣泛應用于微電子和電力電子領域。目前Wirebonding技術有了新的應用領域，即正逐漸增長的電動汽車領域，特別是在電池連接方面。部分電動汽車在生產過程中，就采用了Wirebonding技術用于電池包之間的連接。（一）自從1970年Wirebonding廣泛運用于微電子領域后，部分電動汽車生產商開始將Wirebonding運用于電池連接。TESLA就是使用這一技術的典型代表公司。2006年，TESLA開創(chuàng)了率先使用wirebonding技術作為將電芯連接成一個大電池包的技術模式。在TESLA看來，傳統的焊接工藝十分耗時、容易失敗。同時，也很難測試電池之間的連接、導體是否存在問題。除了簡單的連接外，TESLA也設計了一種方式，采用鋁絲焊Aluminumwirebonding這一可熔斷的連接技術。鋁絲焊技術可以允許范圍內的電流通過，但是當發(fā)生短路產生過流時就會進行熔斷。TESLA的工程師相信其他的焊接技術會產生電氣保護問題，沒有保險絲的保護，一個單體電芯可能因為在發(fā)生故障或損壞后產生內部短路，致使與它并聯的其他電芯都不能使用。（二）優(yōu)勢:傳統的釬焊和融焊技術已使用多年，存在一些劣勢。例如，熱應力的產生、焊接后清潔問題、缺乏靈活性和質量難以控制等。Bonding的線焊和帶焊在這方面比傳統焊接表現好的多，而且可以很好對每一個焊接處進行控制，對生產過程沒有任何不良影響。采用鋁絲焊或鋁帶焊時，在室溫下進行即可。不需要任何外部溫度，超聲波摩擦焊接時的焊接區(qū)溫度不會上升。而其他傳統的焊接方式則需要加熱才能將金屬融化。Wirebonding是一項干凈的焊接技術，并不需要任何焊接后的衛(wèi)生清理工作。傳統焊接技術后會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才需要進行清洗。Wirebonding具有很好的靈活性，兼容性較強，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