En el empaquetado de semiconductores, el enlace por cable y el enlace en cinta (también llamado banda de unión) son las dos formas principales de conectar la placa de matriz al marco o sustrato. La diferencia radica en la forma de la sección transversal del conductor: uno es un cable redondo y el otro una cinta plana.
Este artículo trata sobre materiales de unión de matriz a envase en forma de alambre de unión y cinta de unión; no cubre las correas de toma de tierra eléctricas, la cinta fotovoltaica fotovoltaica ni las trenzas de tierra.
Las secciones siguientes repasan la corriente, la disipación de calor, la fiabilidad, la conversión de equivalencia, el coste y las aplicaciones para ayudarte a decidir entre cable redondo y cinta plana en los módulos de potencia.
A simple vista: alambre redondo vs cinta plana
- La diferencia entre alambre y cinta es la forma transversal (redonda vs plana), no el proceso; la cinta solo puede ser unida con cuña.
- Una cinta puede reemplazar varios cables redondos gruesos en paralelo, reduciendo el número de puntos de unión.
- Los paquetes de alta corriente y pequeños prefieren cinta de cinta; el enrutamiento de paso fino y cualquier dirección prefieren cable circular.
| Dimensión | Alambre redondo | Cinta plana |
| Sección transversal | Sección transversal redonda, descrita por el diámetro | Sección transversal rectangular plana, descrita por ancho × espesor |
| Materiales típicos | Au, Ag, Cu, Cu recubierto de Pd, Al | Al, Cu, Au, Ag |
| Proceso de unión | Unión de bola o cuña | Solo unión de cuña |
| Corriente y calor | Bien | Más alto, con un área de contacto mayor |
| Mejor opción | Enrutamiento de paso fino en cualquier dirección | Alta corriente, paquetes de potencia pequeños |
¿Qué es el wire bonding en envases de semiconductores?
El enlace de alambre es una tecnología de interconexión de envasado que utiliza alambre metálico fino, accionado por energía ultrasónica, termosónica o termocompresión, para conectar la placa del chip al marco o sustrato.
Los materiales comunes para alambre incluyen oro, aluminio, cobre y plata, con diámetros que van desde hilos finos de más de una docena de micras hasta hilos gruesos de varios cientos de micras.
Hasta hoy sigue siendo el método de interconexión a nivel de chip más maduro y ampliamente utilizado — fuentes del sector generalmente sostienen que la mayoría de las conexiones die-to-package en todo el mundo siguen fabricándose mediante unión por cable. Incluso frente a alternativas como el chip flip, sigue siendo el caballo de batalla para paquetes de dispositivos discretos de bajo a medio número de pines, alimentación y dispositivos.
Sin embargo, el conductor utilizado en la unión de alambre no se limita a una sección transversal redonda. Si aplanas el cable redondo en uno rectangular, obtienes unión de cinta — aún así una unión ultrasónica, solo que con una forma de conductor diferente.
Esa diferencia de forma es precisamente lo que impulsa los equilibrios en rendimiento y procesos que se derivan.
Alambre redondo vs cinta plana — ¿cuál es la verdadera diferencia?
El error más común es tratar la unión de cinta como un "proceso" separado. De hecho, la diferencia entre esta y la unión con alambre redondo es la forma del material, no la vía del proceso.
El alambre redondo tiene una sección circular descrita por el diámetro, abarcando un amplio rango desde alambre fino hasta alambre grueso. La cinta plana tiene una sección rectangular descrita por dos dimensiones, ancho × grosor — por ejemplo, 1,0 mm × 0,1 mm.
Ambos son materiales de unión ultrasónica; la cinta no es un proceso completamente nuevo, sino un conjunto de nuevas características que surgen de "aplanar el alambre".
El punto clave: una vez que cambia la forma de la sección transversal, el proceso de unión que puede usar, la corriente que puede transportar y los paquetes que encaja cambian con ella.
El alambre redondo tiene un parámetro ajustable (diámetro), mientras que la cinta tiene dos (ancho y grosor), lo que ofrece mayor flexibilidad de diseño — un punto que queda muy claro en la conversión de equivalencia más adelante.
Una nota rápida sobre la denominación: la cinta también aparece en la literatura como banda de unión o alambre de cinta — todas refiriéndose a la misma cinta plana de unión, que no debe confundirse con la cinta fotovoltaica fotovoltaica.
Cómo se vincula el proceso de unión con la elección de materiales
Para entender el equilibrio entre alambre y cinta, empieza con un hecho asimétrico: la cinta solo puede ser enlazada en cuña, mientras que el alambre redondo funciona tanto con unión de bola como con cuña.
Al inicio de cada ciclo de unión, el enlace de bola funde la cola de alambre en una bola (bola de aire libre, FAB) con una chispa eléctrica, y luego la une como primer enlace. Es no direccional — el segundo enlace puede colocarse en cualquier dirección — y rápido, usado principalmente para oro fino, cobre, cobre recubierto de paladio y alambres de plata, y normalmente requiere temperaturas elevadas.
La unión de cuña no forma bola; se une directamente bajo presión y energía ultrasónica, con un lazo bajo y una restricción direccional, y puede unir alambre redondo de cualquier tamaño así como una cinta. El alambre de aluminio y la cinta de aluminio pueden unirse por ultrasonidos a temperatura ambiente.
¿Por qué la cinta solo puede unirse en cuña? Debido a que su sección transversal plana no puede unirse omnidireccionalmente en un enlace de bolas como sí puede hacerlo el alambre redondo: debe unirse direccionalmente mediante una herramienta de cuña dedicada. En otras palabras, la combinación "unión de cinta + bola" simplemente no existe físicamente.
Esto, a su vez, define el conjunto de materiales: con la unión en cuña obtienes alambre de aluminio y todos los tipos de cinta; con la unión por bola obtienes cables redondos de metal precioso o cobre de diámetro fino.
Para un análisis más profundo de ambos procesos, consulta nuestra guía de Unión de bolas vs Unión de cuñas .
Donde gana la cinta: corriente, calor y fiabilidad
En aplicaciones de alta corriente, la ventaja de la cinta va más allá de simplemente "una sección transversal mayor" — hay un mecanismo más específico detrás.
Entrada de corriente más uniforme en el dado. Investigaciones técnicas publicadas señalan que cuando varios cables redondos se colocan en paralelo en la misma almohadilla, sus áreas de contacto de unión son separadas y discontinuas; la corriente fuerte que entra en el chip desde estos puntos dispersos puede crear diferencias locales en la disipación de calor y el campo eléctrico. Una cinta, en cambio, proporciona un área de contacto grande y continua, por lo que la corriente entra en el chip de forma más uniforme.
En dispositivos de alta potencia y alta corriente, una gran superficie continua y unida puede a menudo transportar más corriente.
Mejor disipación de calor. El mayor contacto y la superficie ayudan a disipar el calor, algo valioso en dispositivos de alimentación que operan continuamente a alta corriente.
Inductancia parásita menor. En RF y trayectorias de alta frecuencia, la baja inductancia de la cinta es una ventaja secundaria pero real.
Durabilidad bajo ciclos de temperatura. Investigaciones publicadas muestran que bajo ciclos de temperatura, la vida útil de una cinta de aluminio equivalente puede alcanzar aproximadamente 2,17 veces la de un alambre de aluminio equivalente (comparando cinta de Al y alambre de Al de capacidad de transporte de corriente comparable).
Como referencia, los datos publicados también indican que, a una longitud de lazo de aproximadamente 1 cm, un alambre de aluminio de 300 μm transporta aproximadamente 25 A y otro de 500 μm aproximadamente 60 A — cifras que varían según las condiciones de prueba y que son solo para referencia de orden de magnitud.
Estas ventajas son más visibles en módulos de potencia IGBT / SiC de alta densidad de corriente.
Una cinta, ¿cuántos cables? La lógica de equivalencia
Una de las preguntas más prácticas que hacen los ingenieros es: "Actualmente uso N cables de aluminio gruesos — ¿cuántas cintas los reemplazarían?" Para responder, primero entiende la lógica de conversión en lugar de memorizar una tabla.
La esencia de la conversión es la resistencia igual sobre la misma longitud, determinada por el área de la sección transversal × la resistividad. La anchura × la sección transversal de espesor de una cinta pueden igualar las secciones combinadas de varios cables redondos — coinciden con la sección transversal y la resistencia en la misma longitud también coincide.
Los datos de conversión publicados indican que una cinta de aluminio con una relación ancho-grosor de aproximadamente 10:1 puede reemplazar unos 12 cables de aluminio cuyo diámetro sea igual al grosor de la cinta, o unos 8 hilos de cobre. Por ejemplo, una cinta de aluminio de 1,0 mm × 0,1 mm tiene una sección transversal de unos 100.000 μm², mientras que un alambre redondo de aluminio de 100 μm tiene unos 7.854 μm² — una proporción de aproximadamente 12,7, consistente con la cifra anterior.
Un ejemplo práctico: supongamos que actualmente usas cuatro cables de aluminio de 380 μm, una sección transversal total de aproximadamente 0,454 mm². Una sola cinta de aluminio de 2,0 mm × 0,25 mm (sección transversal de 0,5 mm²) es entonces suficiente como equivalente eléctrico. Los pasos son sencillos: sumar las secciones transversales del cable, elegir una cinta de igual o ligeramente mayor sección transversal y luego verificar contra las condiciones del encapsulado.
Equivalencia geométrica rápida (derivada del área de sección transversal, redondeada):
| Tamaño de la cinta | ≈ Cable de Al de 200 μm | ≈ Cable de Al de 300 μm | ≈ Hilo de aluminio de 380 μm |
| 1,0 mm × 0,1 mm | Unos 3 | Aproximadamente 1 | Aproximadamente 1 |
| 1,5 mm × 0,15 mm | Unas 7 | Unos 3 | Unos 2 |
| 2,0 mm × 0,2 mm | Unos 13 | Unos 6 | aproximadamente 3–4 |
(Calculado a partir de la geometría de la sección transversal; la selección real debe tener en cuenta la corriente y la ventana del proceso.)
Diferentes materiales sustituyen diferentes conteos de cables porque sus resistividades varían: ρ_Al ≈ 2,7, ρ_Cu ≈ 1,7, ρ_Au ≈ 2,3 ×10⁻⁶ Ω·cm. La menor resistividad del cobre significa que una cinta de cobre de la misma sección transversal sustituye un número diferente de hilos que uno de aluminio.
La ventaja práctica de la conversión es un menor número de enlaces — menos interfaces de fallo potencial y un ciclo de unión más rápido.
Un recordatorio, sin embargo: la conversión de equivalencia es solo el punto de partida de la "equivalencia eléctrica" — la selección final debe tener en cuenta la altura del lazo, el tamaño de la plataforma y la ventana del proceso.
¿El collage de cinta realmente reduce tu coste?
¿Realmente ahorra dinero cambiar a cinta de cinta? La respuesta no es un simple "sí" o "no" — depende de la combinación de varios factores de coste.
Coste de los materiales
Los costes unitarios varían notablemente entre los cables de unión de oro, plata, cobre y aluminio : el oro es el más alto, mientras que el cobre y el aluminio son más económicos. La elección del material es en sí misma una palanca de coste, considerada además de la elección de la forma de alambre frente a cinta.
Recuento de bonos y rendimiento
Una cinta que sustituye varios cables significa menos ciclos de unión y un ritmo de unión más rápido, reduciendo el tiempo de trabajo de unión por paquete. Esta es la fuente más directa de economía de la cinta en la producción de grandes volumens.
Coste de fiabilidad
Menos interfaces de enlace significan menos puntos potenciales de fallo, lo que con el tiempo ayuda a reducir los costes de retrabajo y fallos.
La inversión puntual por el otro lado
La cinta requiere herramientas de cuña dedicadas y un cabezal de enlace de acceso profundo, por lo que la adopción implica una inversión única en equipos y herramientas. Para volúmenes pequeños, o donde ya existe una línea de cable pesado madura, la conmutación puede no dar resultados.
Así que si ahorra dinero depende del coste total de propiedad — materiales, mano de obra, rendimiento y amortización del equipo — no solo del precio unitario del material. Si el cambio merece la pena varía según el tipo de envase, el volumen de producción y el estado actual de tu línea.
¿Qué aplicaciones usan alambre en lugar de cinta?
Los requisitos actuales y de pitch varían según la aplicación, y también la elección correcta: usa esto para localizar el tuyo rápidamente:
Módulos de potencia (IGBT / SiC / DBC)
Caminos de alta corriente — el terreno de origen de alambre de aluminio grueso y cinta de aluminio.
Automoción y vehículos eléctricos
Módulos de control de motores, módulos de batería e interconexiones CCS de alta corriente, donde destacan la fiabilidad y las ventajas de ciclo de la cinta.
RF / Microondas
Trayectorias de señal de alta frecuencia, donde la baja inductancia de la cinta es una ventaja secundaria.
LED / Optoelectrónica
Principalmente alambre redondo fino con unión de bolas; los LEDs de alta potencia muestran una tendencia hacia la cinta.
IC / Lógica / MEMS
Lanzamiento fino y alto número de pinos: el terreno propio de alambre redondo fino.
La aplicación establece los requisitos de corriente y tono de altura, que a su vez deciden el alambre o la cinta. Para más información sobre escenarios de módulos de potencia, consulta nuestra página de aplicaciones de empaquetado de semiconductores.
¿Cómo elegir: alambre redondo o cinta?
Habiendo cubierto las ventajas, la visión completa también importa: la cinta no es la mejor para todo; en muchas situaciones, el alambre redondo sigue siendo la opción correcta.
Donde el alambre redondo sigue ganando.
La cinta es direccional — no puede ser enrutada omnidireccionalmente como el cable redondo, por lo que el cable redondo es más flexible para curvas cerradas o enrutamientos complejos; los circuitos integrados y líneas de señal de paso fino permanecen en territorio de cable redondo. La cinta también necesita herramientas de cuña dedicadas y una cabeza de enlace de acceso profundo, por lo que no todas las líneas pueden adoptarlo como plug and play.
Modos de fallo para enfrentarse directamente.
Los análisis de fallo publicados señalan que la elevación de segundo enlace y la grieta del talón son modos reales de fallo para la cinta, y que la cinta es más sensible a la limpieza de la ventana del proceso de unión y la interfaz. Esto no es un caso en contra de la cinta — es un recordatorio de que los controles de proceso correspondientes deben estar en su lugar.
Referencia rápida de decisión:
| Tu escenario | Mejor ajustado | Por qué |
| Alta corriente / paquete de potencia pequeño | Cinta | Área de contacto continua y grande; mejor corriente y calor |
| CI de señal de paso fino | Alambre redondo | Capacidad de enrutamiento de paso fino |
| Enrutamiento en cualquier dirección / complejo | Alambre redondo | Sin restricción direccional |
| Línea madura de alambre pesado, volumen modesto | Depende | La conmutación conlleva costes puntuales de equipamiento y herramientas |
| Trayectoria de alta frecuencia / RF | Cinta que merece priorizar | Baja inductancia parasitaria |
En última instancia, la selección consiste en igualar el escenario — no en que la cinta sea incondicionalmente mejor que el alambre.
Calificación del cambio — pruebas de fianzas y una lista de verificación práctica
Una vez decidas probar la cinta, aún necesitas saber cómo verificar la calidad de los bonos y qué comprobar antes de la adopción.
Cómo se verifica la fuerza de la unión.
Dos métodos convencionales: la prueba de tirón de alambre (tracción destructiva, evaluación de lazo y resistencia de unión) y la prueba de corte de enlace (fuerza de corte, evaluación de la interfaz de enlace).
Los enlaces de cinta, con su gran área de contacto, se evalúan principalmente mediante pruebas de cizallamiento o empuje, mientras que el alambre redondo se basa principalmente en pruebas de tirón. Los métodos de ensayo pueden seguir normas como ASTM F459 y JEDEC JESD22-B116A (revisa la revisión actual antes de citar).
Cabe señalar que estas pruebas responden a la cuestión de la "resistencia de la unión"; complementan, en lugar de reemplazar, las comprobaciones de muestreo de la propia carga de ruptura y elongación del material.
Lista de verificación previa a la evaluación del cambio:
- ¿Puede el tamaño y la disposición de la almohadilla acomodar el ancho de la cinta y la impresión de la cuña;
- ¿El bonder tiene una cabeza de enlace de acceso profundo y las herramientas de cuña a juego?
- ¿Puede la capa de unión del chip (soldadura blanda / pasta de soldadura / epoxi de plata) soportar la mayor energía ultrasónica de la unión de cintas?
- Haz el ajuste de altura del lazo y el espacio libre dentro del paquete;
- Plan de verificación de fiabilidad: ciclo de temperatura / ciclo de encendido más muestreo por tracción / cizalladura;
- Cadena de suministro: ¿los tamaños de las cintas y el formato del carrete coinciden con tu sistema de alimentación?
Materiales en resumen — opciones de alambre y cinta
Con el marco establecido, aquí están los materiales disponibles y cómo se posiciona cada uno.
Alambre de unión:
- Oro: altamente fiable, la base de la unión de bolas, con un crecimiento intermetálico lento en la interfaz.
- Aleación de plata: excelente conductividad eléctrica y térmica, una alternativa común al alambre de oro.
- Cobre / cobre recubierto de Pd: el equilibrio coste-fiabilidad; la unión de cobre necesita una atmósfera inerte.
- Aluminio: el pilar principal de unión en cuña para dispositivos de potencia; se une ultrasónicamente a temperatura ambiente.
Cinta de unión:
- Aluminio: la base de las interconexiones de alta corriente en los módulos de potencia.
- Cobre / Oro / Plata: opciones para diferentes necesidades de conductividad y fiabilidad.
Henan Chalco suministra tanto alambre de unión como cinta de unión en los materiales mencionados; la cinta de unión está disponible en tamaños de ancho × grosor.
Para las especificaciones, consulte las páginas de productos de Alambre de Adhesivo de Aluminio, Alambre de Enlace de Oro, Alambre de Enlace de Cobre / Recubierto con PD, Alambre de Adhesivo de Plata y Cinta de Unión.
Cable de unión semiconductor
Alambre de unión de oro
Alambre de unión de cobre
Alambre de unión de aluminio
Alambre de unión de aleación de plata
Cinta de unión de semiconductores
Cinta de unión de aluminio
Pilar de cobre
Materiales objetivo de sputtering de semiconductores
Preguntas frecuentes
¿Qué es el wire bonding en envases de semiconductores?
La unión de cables utiliza alambre metálico fino, accionado por energía ultrasónica, termosónica o de termocompresión, para conectar la pastilla del chip al marco o sustrato. Es el método de interconexión a nivel de troquelada más maduro y ampliamente utilizado, utilizando habitualmente alambre de oro, aluminio, cobre o plata.
¿Cuál es la diferencia entre el wire binding y el ribbon bonding?
La diferencia está en la sección transversal del conductor: el cable es redondo, la cinta es rectangular plana. La cinta solo puede ser unida en cuña, ofrece una mayor área de contacto y mayor capacidad de corriente, y se utiliza principalmente en paquetes de potencia de alta corriente; el cable redondo favorece el enrutamiento de paso fino y en cualquier dirección.
¿Cuántos enlaces de alambre puede reemplazar una cinta?
Como orden de magnitud, una cinta de aluminio con una relación ancho-grosor de aproximadamente 10:1 puede reemplazar aproximadamente 12 cables de aluminio cuyo diámetro es igual al grosor de la cinta (el número exacto varía según el tamaño y el material). La conversión se basa en resistencia igual sobre la misma longitud, es decir, en una sección transversal equivalente — véase la sección de equivalencia anterior.
¿Es más fiable el unión con cinta que el de alambre pesado?
Durante ciclos de temperatura, una cinta de aluminio equivalente suele durar más que el alambre de aluminio equivalente (investigaciones publicadas la sitúan en aproximadamente 2,17×). Pero la cinta tiene sus propios modos de fallo, como la elevación de un segundo enlace y la grieta del talón, y necesita los controles de proceso correspondientes.
¿Cuál es la diferencia entre el enlace de bola y el enlace en cuña?
El enlace por bola funde la cola de alambre en una bola antes de unirse — no direccional y rápido, para alambre redondo fino. El enlace en cuña no forma bola, con un lazo bajo y una restricción direccional, y puede unir tanto alambre redondo como cinta. Consulta nuestra guía de unión con bola vs unión con cuña.
¿Cuál es la diferencia entre el wire bonding y el flip chip?
En la unión de alambre/cinta, el chip está orientado hacia arriba y está conectado al marco mediante cables metálicos; en flipchip el chip se invierte e interconecta directamente a través de bultos o bolas de soldadura, sin cables. Este artículo se centra en la elección de alambre versus cinta dentro de la familia de unión de cables. En aplicaciones LED y similares, cada enfoque tiene su lugar — véase cable de unión de empaquetado LED.
¿La cinta de unión es lo mismo que la banda de unión o la cinta PV?
Cinta de unión y banda de unión son dos nombres para la misma cinta plana usada en la unión de troqueles. No es lo mismo que cinta fotovoltaica fotovoltaica (cinta solar de pestaña) o correas de tierra eléctrica: los usos y especificaciones varían.