Yarı İletken Tel Bağlanması | Top vs Kama Bağlanması

Yarı iletken paketleme sırasında, çiplerin sinyal iletmek ve akımı dış devrelere iletmek için güvenilir elektrik bağlantılarına ihtiyaç duyulur. Çip boyutu, güç gereksinimleri ve paket yapılarındaki farklılıklar nedeniyle, sektör genellikle farklı bağlama süreçleri ve ilgili yapıştırma malzemeleri kullanır.

Tel bağlama, yarı iletken ambalajında en yaygın kullanılan bağlantı teknolojilerinden biridir. Çip pedlerini paket kablolarına, alt tabakalara veya diğer iletken yapılara yarı iletken bağlama telleri veya yapıştırıcı şeritler kullanarak bağlar.

Bağlantı yöntemleri ve uygulama ihtiyaçları temelinde, yarı iletken endüstrisi öncelikle iki bağlama tekniği kullanır:

• Top Bağlanması
• Kama Bağlanması

Bu iki süreç farklı malzeme sistemlerine karşılık gelir:

Bu nedenle, yarı iletken yapıştırma malzemeleri seçerken, müşteriler genellikle ürün türü, paketleme yöntemi ve elektrik performans gereksinimlerine göre uygun yapıştırma süreçleri ve malzemelerini eşleştirirler.

Bu makale, farklı uygulama senaryolarında Top Bağlanması ve Kama Bağlanması için çalışma prensiplerini, uygulanabilir malzemeleri ve seçim yöntemlerini tanıtmaktadır. Bu, müşterilerin yarı iletken yapıştırma malzemeleri arasındaki uyumu daha iyi anlamalarına yardımcı olur.

2. Top Bağlanması: Süreç, Malzemeler ve Uygulamalar

Top Bağlanması nedir?

Top bağlama, yarı iletken ambalajında en yaygın kullanılan yapıştırma yöntemlerinden biridir. Öncelikle çip pedlerini paket kablolarına, substratlara veya diğer iletken yapılara ince metal teller kullanarak bağlayarak elektrik sinyal iletimini sağlar.

Top bağlama sürecinde, önce Elektrik Alev Kapışı (EFO) ile bağlanma telinin ucunda metal bir top oluşturulur. Metal küre, ısı, basınç ve ultrasonik enerji kullanılarak çip pedine bağlanır. Daha sonra, tel döngü kontrolü bağlantı yolunu oluşturur ve ikinci bağ tamamlanır.

Top Bağlanmasının Temel Adımları

1. Tel Erimesi

Elektrik boşalmasıyla oluşan yüksek sıcaklıklar, tel ucunu eritir ve küresel bir yapı oluşturur.

2. Serbest Hava Topu Formasyonu

Yüzey gerilimi erimiş metal damlasının düzenli küresel bir şekil oluşturmasına neden olur; bu şekile Serbest Hava Topu (FAB) adı verilir.

3. İlk Bağ Oluşumu

Bir kapiller alet, metal topu çip pedinin yüzeyine bastırır. Isı, basınç ve ultrasonik titreşim kararlı bir bağlantı oluşturur.

4. Tel Halka Oluşumu

Bağlama aracı, tel şeklini hareket ettirir ve kontrol ederek paket tasarım gereksinimlerini karşılayan bir halka yüksekliği ve yol oluşturur.

5. İkinci Bağ Oluşumu

Telin diğer ucunda ikinci bir bağ oluşur ve çipi lead frame, substrat veya diğer harici bağlantı alanlarına bağlar.

Top bağlama, esas olarak ince tel bağlantıları, küçük pad perdeleri ve yüksek yoğunluklu ambalaj gerektiren yarı iletken ürünlerde uygulanır. Bu nedenle, IC ambalajlama, hafıza cihazları, LED ambalaj ve diğer hassas elektronik bileşenlerde yaygın olarak kullanılır.

Top Bağlama İçin Kullanılan Malzemeler

Top bağlama genellikle iyi iletkenlik, süviklik ve bağlanma stabilitesine sahip ince metal teller kullanır. Malzeme seçimi öncelikle yarı iletken cihaz yapısına, ambalaj gereksinimlerine, elektrik performans gereksinimlerine ve maliyet faktörlerine bağlıdır.

Şu anda top bağlamada en yaygın kullanılan malzemeler şunlardır:

• Altın Bağlama Teli

  Mükemmel süskülme ve olgun yapıştırma uygulama deneyimi sayesinde altın tel top bağlamada yaygın olarak kullanılır. İnce perde ve yüksek hassasiyetli bağlantılar gerektiren yarı iletken ambalaj uygulamalarında, altın tel stabil malzeme özellikleriyle mikro bağlantı ihtiyaçlarını karşılar. Tipik uygulamalar arasında IC ambalaj, LED ambalaj ve RF cihazları yer alır.

• Bakır Bağlama Teli

  Daha yüksek iletkenlik ve altına kıyasla daha avantajlı malzeme maliyetleri nedeniyle, bakır bağlama teli modern yarı iletken ambalajında önemli bir tercih haline gelmiştir. Ambalaj maliyetlerini optimize ederken daha iyi elektrik performansı gerektiren uygulama senaryolarına uygundur. Tipik uygulamalar gelişmiş IC ambalaj ve yarı iletken cihazları içerir.

İnce tel top bağlama projeleri için, paket yapısı, yapıştırma koşulları ve güvenilirlik gereksinimlerine bağlı olarak gümüş alaşımlı bağlama teli altın veya bakır tile alternatif olarak da değerlendirilebilir.

Kama Bağlama: Süreç, Malzemeler ve Uygulamalar

Kama Bağlanması nedir?

Kama bağlama, yarı iletken ambalajında kritik bir başka bağlama yöntemidir. Esas olarak, metal tellere veya şeritlere basınç uygulamak için bir kama aleti kullanır ve ultrasonik enerji ile malzeme ile çip pedleri, kurşun çerçeveler veya elektrik iletimi için diğer iletken yapılar arasında stabil bağlantılar oluşturur.

Top bağlanmasının aksine, kama bağlanması tel ucunda serbest bir hava topu oluşturmaz. Bunun yerine, kama aleti doğrudan malzeme yüzeyini sıkar. Ultrasonik titreşim sürtünme oluşturur ve metal yüzeyde katı hal bağlantısı oluşturur.

Kama bağlanması genellikle daha yüksek akım taşıma kapasitesi, daha büyük bağlantı alanları ve uzun vadeli güvenilirlik gerektiren güç yarı iletken ambalajları için uygundur. Bu nedenle, IGBT modüllerinde, MOSFET güç cihazlarında, yeni enerji araç güç modüllerinde, güç dönüşüm sistemlerinde ve endüstriyel güç elektroniğinde yaygın olarak kullanılır.

Ağırlıklı olarak ince perdeli IC paketlemede kullanılan top bağına kıyasla, kama bağlama daha çok bağlantı gücü, akım iletim kapasitesi ve güç cihazlarının çalışma koşullarında güvenilirliğe odaklanır.

Kama Bağlamanın Temel Adımları

1. Malzeme Konumlandırması

Bağlama teli veya şeridi, çip pedinde veya bağlantı terminalinde belirtilen konuma yerleştirilir.

2. Ultrasonik Enerji Uygulaması

Kama aleti yüksek frekanslı ultrasonik titreşimler oluştururken basınç uygular. Bu, malzeme ile pad arasındaki temas arayüzündeki oksit tabakasını kırarak metalik bir bağlantı oluşturur.

3. İlk Bağ Oluşumu

Basınç ve ultrasonik hareket, çip pediyle bağlayıcı malzeme arasında stabil bir bağlantı oluşturur.

4. Tel/Kurdele Halkası Oluşumu

Bağlama teli veya şeritin bağlantı yolu, paket yapı gereksinimlerine göre kontrol edilir.

5. İkinci Bağ Oluşumu

Diğer uç ise bağlanır ve çip ile harici terminaller veya devre yapıları arasında tam bir elektriksel yol oluşturulur.

Kama Bağlama İçin Kullanılan Malzemeler

Kama bağlama genellikle iyi iletkenlik, mekanik özellikler ve ultrasonik bağlantı özelliklerine uygunluğa sahip metal teller veya şeritler kullanır.

Güç yarı iletken uygulamaları genellikle büyük akımlar taşıdığı ve uzun süreli termal döngü koşullarıyla karşı karşıya kaldığı için, alüminyum bağlama teli ve alüminyum şerit, kama bağlama için en yaygın malzeme seçenekleri haline gelmiştir.

Şu anda kama bağlamada kullanılan yaygın malzemeler şunlardır:

• Alüminyum Bağlama Teli

  Alüminyum bağlayıcı tel iyi iletkenlik, mekanik özellikler ve geniş bir tel çapında ürün yelpazesi sunar. Güç yari iletken kama bağlama bağlantılarında yaygın olarak kullanılır. Hassas IC ambalajında kullanılan ince metal tellere kıyasla, alüminyum tel daha yüksek akım taşıma kapasitesine sahip güç cihazları için daha uygundur. Tipik uygulamalar IGBT modülleri, güç yarı iletken cihazları ve otomotiv elektronik modüllerini kapsar.

• Alüminyum Bağlama Kurdelası

  Alüminyum bağlanma şeridi dikdörtgen kesite sahiptir. Yuvarlak bağlayıcı tellere kıyasla daha geniş bir bağlantı alanı sağlar ve yüksek akımlı güç elektroniği paketleme için uygundur. Stabil elektrik bağlantı yeteneği, yeni enerji ve yüksek güçlü modül alanlarında yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Tipik uygulamalar elektrikli araç güç modülleri, inverter sistemleri ve yeni enerji güç elektroniği ekipmanlarını kaplar.

Top Bağlanması ile Kama Bağlanması Arasındaki Çekirdek Farklar

Hem top bağlama hem de kama bağlama, yarı iletken ambalajında yaygın olan bağlama süreçleridir. Ancak, bağlantı yöntemleri, alet yapıları ve uygulanabilir malzemelerdeki farklılıklar nedeniyle, bunlar öncelikle farklı yarı iletken ürünlerine uygulanır.

Top bağlama genellikle yüksek yoğunluklu bağlantılar ve ince perdeli ambalaj gerektiren uygulamalarda kullanılır. Yaygın malzemeler arasında, çoğunlukla hassas yarı iletken ambalajlarda, örneğin IC'ler ve bellek cihazlarında uygulanan altın ve bakır bağlama telleri bulunur.

Kama bağlama, daha yüksek akım taşıma kapasitesi ve daha büyük bağlantı alanları gerektiren güç elektroniği uygulamaları için daha uygundur. Genellikle alüminyum bağlama teli veya alüminyum şerit kullanır ve IGBT'ler, güç modülleri ve yeni enerji elektronik cihazlarında yaygın olarak uygulanır.

Uygulamaya göre doğru yapıştırma yöntemi nasıl seçilir?

Yarı iletken ambalajda, bağlama yönteminin seçimi esas olarak çip türüne, paket yapısına ve elektrik performans gereksinimlerine bağlıdır. Farklı uygulamalar, farklı yapıştırma süreçleri ve malzeme sistemlerine karşılık gelir.

Aşağıdaki tablo, müşterilerin yaygın uygulamalar ile yapıştırma malzemeleri arasındaki eşleşme ilişkisini hızlıca anlamalarına yardımcı olur.

SSS

Top bağ ile kama bağlama arasındaki fark nedir?

Top Bağlama ile Kama Bağlama arasındaki temel farklar, bağlantı yöntemi, kullanılan araçlar ve uygulanabilir malzemelerdir.

Top bağlama, bir metal küre oluşturarak bağlantıyı tamamlar. Genellikle altın veya bakır bağlama telleri kullanır ve ağırlıklı olarak IC'ler ve bellek cihazları gibi yüksek yoğunluklu yarı iletken ambalajlarda kullanılır.

Kama bağlama, kama şeklindeki bir araç ve ultrasonik enerji kullanılarak bağlantıyı oluşturur. Genellikle alüminyum bağlama teli veya alüminyum şerit kullanır ve esas olarak güç yarı iletkenleri ve yüksek akım ambalaj alanlarında uygulanır.

Güç yarı iletken cihazlar için hangi bağlanma yöntemi kullanılır?

Güç yarı iletken cihazları genellikle kama bağlama kullanır.

Güç cihazlarının büyük akım taşıması ve uzun süreli termal döngü ortamlarında çalışması gerektiğinden, Alüminyum Bağlayıcı Tel ve Alüminyum Bağlama Kurdelası genellikle kama bağlama bağlantılarında kullanılır.

Tipik uygulamalar şunlardır:

IGBT Modülleri

Güç Modülleri

Elektrikli Araç Elektronik Sistemleri

Alüminyum bağlayıcı tel top bağlama için uygun mu?

Normal koşullarda, alüminyum bağlama teli ağırlıklı olarak Kama Bağlama uygulamaları için kullanılır, top bağlama yerine kullanılır.

Bunun nedeni, alüminyum telin genellikle daha büyük tel çapları ve yüksek akım taşıma kapasitesi gerektiren güç yarı iletken ambalajlarda kullanılması, top bağının ise genellikle ince perdeli, yüksek yoğunluklu IC ambalajında kullanılmasıdır ve genellikle altın veya bakır teller kullanılır.

Yapıştırıcı malzemeler seçerken hangi faktörler dikkate alınmalıdır?

Yarı iletken yapıştırma malzemeleri seçerken—özellikle altın, gümüş, bakır ve alüminyum bağlanma tellerini karşılaştırırken—kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurmanız gerekir:

• Uygulama Türü
• Bağlama Yöntemi
• Tel Çapı / Kurdele Boyutları
• Mekanik Özellikler
• Elektrik Gereksinimleri

Farklı paket yapıları ve uygulama ortamları, birleştirme malzemeleri için farklı gereksinimlere sahiptir ve bu gereksinimler özel ihtiyaçlara göre eşleştirilmelidir.

Yarı İletken Ambalajı İçin Doğru Yapıştırıcı Malzeme Seçimi

Yarı iletken ambalajda, uygun yapıştırma malzemesi uygulama gereksinimleri, paket yapısı ve yapıştırma sürecine göre seçilmelidir.

• Top Bağlama, genellikle ince perdeli, yüksek yoğunluklu yarı iletken ambalajlarda kullanılır ve genellikle Altın Bağlama Teli ve Bakır Bağlama Teli kullanılır.
• Kama Bağlama, güç yarı iletkenleri alanında yaygın olarak kullanılır; genellikle Alüminyum Bağlama Teli ve Alüminyum Bağlama Kurdelası kullanılır.

Bağlama materyallerinin seçimi, paket formu, mevcut gereksinimler, boyut gereksinimleri ve uygulama ortamını kapsamlı bir şekilde birleştirmeyi gerektirir.

Farklı yapıştırma yöntemleri ve malzemeler arasındaki eşleşme ilişkisini anlayarak, müşteriler yarı iletken uygulama ihtiyaçlarına uygun yapıştırma malzemesi çözümlerini daha etkili seçebilirler.