Ultrazvukové / termosonické připojování

Au na Au – termosonické připojování

Ultrazvukové / termosonické připojování je proces, jenž nepotřebuje připojovací dráty. Používá se hlavně k připojení lícního čipu a vytváří mechanicky a elektricky stabilní spoj za účasti materiálu. Stejně jako v ostatních procesech připojování lícního čipu, všechny kontakty jsou připojeny současně.

Na rozdíl od termokompresního připojování, ultrazvukové připojování je proces svařování třením, kdy jsou nálitky součástky lehce přitlačeny k příslušným ploškám a posunuty do strany do pracovní roviny. Teplo se přivádí přesně tam, kde je to zapotřebí, a to do roviny kontaktu mezi nálitky a ploškami. Je zde menší tepelné zatížení součástky a substrátu, takže připojování ultrazvukem je proces výhodný pro materiály citlivé na teplo. Navíc, připojovací síla může být podstatně nižší, než v případě připojování TC, což znamená menší mechanické namáhání substrátu a součástky; to je výhodné u materiálů se sklonem k deformacím nebo praskání.

Jaké to přináší problémy?

Ultrazvukové / termosonické připojování je proces kritický ve čtyřrozměrném parametrickém prostoru s mnoha ovlivňujícími faktory:

1. Jestliže připojování klade vysoké nároky na zařízení k upnutí součástky a substrátu. Ačkoliv substrát zůstává během procesu připojování na místě bez nejmenšího posunu vůči podložce, součástka musí co možná nejpřesněji sledovat vibrace upínacího pouzdra čipu. Je proto zapotřebí dokonalé uchycení substrátu a přizpůsobená konstrukce nástroje.
2. Zahřívání spodní části a ultrazvukový ráz je třeba aplikovat synchronizovaným způsobem, a dobu rázu je nutno důkladně seřídit: příliš krátká doba má za následek nedokonalý spoj, zatímco příliš dlouhé rázy mohou způsobit „rozepnutí“ na kontaktní vrstvě substrátu.
3. Abychom dostali na spoji dostatečný výstupní výkon, oscilující systém „vysílač ultrazvuku – upínací pouzdro čipu – součástka“ je třeba stále udržovat na rezonančním kmitočtu, a to bez ohledu na hmotě čipu a součiniteli tření kontaktu. Za tím účelem musí generátor ultrazvuku používat elektronické obvody ke kompenzaci různého stupně tlumení.
4. Aby bylo možno připojovat ty nejtenčí a nejkřehčí materiály, jakož i velké součástky s mnoha nálitky, musí existovat možnost širokého nastavení parametrů doby rázu, výkonu, teploty a síly s nejjemnějším rozlišením a stabilitou, a to i v měnících se podmínkách prostředí.

Řešení Finetech

Princip termosonického připojování

K vytvoření termosonického spoje se substrát nejprve zahřívá na teploty mezi 100 °C a 150 °C. Součástka přidržovaná upínacím pouzdrem čipu se pak mírně přitiskne na cílovou plochu substrátu. Poté je vyslán definovaný ultrazvukový ráz. Metodou svařování třením vznikne spoj, jejž je možno okamžitě zatížit.

Termosonické parametry

Procesní doba: 0.1 s … 0.5 s.
Teplota pro zahřátí spodní části: 100 °C … 150 °C.
Připojovací síla: 0.03 N/nálitek … 0.7 N/nálitek.
Výkon ultrazvuku: až 20 W.

Integrované řízení procesu (IPM)

Integrované řízení procesu (IPM) je ústřední součástí systému FINEPLACER®¹ – místem, kde se vše spojuje dohromady. IPM je víc, než pouhé řízení tepla. Synchronizuje řízení všech procesních modulů a parametrů s nimi souvisejících:

• Řízená a přesně vyvážená interakce horního a dolního ohřevu (předehřevu) a chlazení.
• Regulace teploty, času, síly, výkonu, energie, průtoku.
• Kamera jako součást procesu a regulace světla.
• Řízená integrace procesního plynu kvůli menšímu znečištění pájky, co nejmenším účinkům povrchového napětí a hladkým zbytkům kuliček pájky.

Metoda IPM je velmi komplexní, avšak se snadným přístupem. Díky grafickému uživatelskému rozhraní (GUI) operačního softwaru má uživatel dokonalou kontrolu nad všemi požadovanými nastavovanými hodnotami. Stačí tažením myší definovat teplotní rampy nebo aktivovat procesní moduly. Všechna nastavení jsou zastoupena pouze v jediném profilu, což přispívá k velmi intuitivnímu pracovnímu toku.

Operační software poskytuje neustále se zvětšující knihovnu profilů pro všechny druhy procesů. Nabízí rovněž rozsáhlé funkce zaznamenávání dat, nezbytné pro statistické řízení procesu.

V kombinaci s možností přenosu procesu mezi systémy lze snadno zajistit vývoj procesu.

¹Jádro FINEPLACER® nabízí koordinovaný horní a dolní ohřev, nepodporuje však IPM.

Spojovací systémy FINEPLACER®

Díky stavebnicovému konstrukčnímu přístupu je možno spojovací systémy FINEPLACER® konfigurovat prakticky pro jakoukoliv aplikaci.

• Jednotlivé stroje se vzájemně liší těmito hlavními znaky:
• mírou automatizace,
• optickým rozlišením, a
• přesností osazování.

Projděte si náš sortiment výrobků, nebo se obraťte na svého prodejce se žádostí o poskytnutí nejlepšího řešení s ohledem na specifické požadavky své aplikace.