ПЕЧАТНАЯ PCB - Что такое оборудование для склеивания проводов?

В цепочке производства полупроводников упаковка и тестирование являются ключевыми звеньями, связывающими разработку чипов и применение терминалов, а оборудование для соединения проводов, как основной инструмент упаковочного звена, выполняет важную задачу по обеспечению электрического соединения между чипом и внешней схемой. Благодаря быстрому развитию таких технологий, как 5G, искусственный интеллект и Интернет вещей, технические усовершенствования и расширение сценариев применения оборудования для склеивания проводов оказывают глубокое влияние на будущее полупроводниковой промышленности.

1. Что такое оборудование для склеивания проволоки?

Проволочное соединение - это процесс соединения подложки для чипов с подложкой упаковки или штифтом с помощью очень тонкой металлической проволоки (например, золотой, медной или алюминиевой). Основное оборудование компании состоит из таких модулей, как платформы для точного перемещения, соединительные головки, визуальные системы и ультразвуковые генераторы. Соединение металлических проволок плавлением достигается с помощью горячего прессования, ультразвуковой или термо-ультразвуковой композитной энергии. Этот процесс должен быть выполнен с точностью до микрона, чтобы обеспечить механическую прочность и электрические характеристики места соединения.

Технические преимущества:

Высокая надежность: место соединения выдерживает воздействие окружающей среды, например, термоциклирование и механическую вибрацию, что обеспечивает долговременную стабильность устройства.

Гибкость: Поддерживает различные формы упаковки (например, QFP, BGA, SIP), адаптируясь к разнообразным потребностям от бытовой электроники до автомобильной электроники.

Экономическая эффективность: По сравнению с передовыми технологиями упаковки, такими как flip chips, склеивание проволокой отличается продуманностью технологического процесса и низкими затратами на оборудование и по-прежнему является предпочтительным решением для рынков среднего и бюджетного сегмента.

2. Технологическая эволюция: скачок от традиционного к интеллектуальному

Материальные инновации:

В первые дни основным методом была золотая проволока, но постепенно медная проволока стала основным методом благодаря своему экономичному преимуществу (цена составляет всего 1/3 от цены золотой проволоки) и улучшенной проводимости. Для склеивания медной проволокой необходимо решить проблему окисления, и производители оборудования решили эту проблему, оптимизировав параметры склеивания и внедрив защиту от инертного газа.

Прецизионный прорыв:

По мере уменьшения размера элемента микросхемы шаг склеивания уменьшается со 100 мкм до менее чем 30 мкм. Оборудование должно быть оснащено высокоскоростными и высокоточными системами управления движением (такими как линейные двигатели, пневматические подшипники) и технологией визуального позиционирования на субмикронном уровне.

Автоматизация и интеллектуальный подход:

Расширение возможностей искусственного интеллекта: оптимизируйте параметры склеивания с помощью машинного обучения, контролируйте качество склеивания в режиме реального времени и сокращайте ручное вмешательство.

Гибкое производство: Модульная конструкция поддерживает быструю смену линии и адаптируется к потребностям многопрофильного и мелкосерийного производства.

Цифровой двойник: виртуальная симуляция процесса склеивания, сокращающая цикл разработки процесса.

соединение проволокой

3. Области применения и структура рынка

Потребительская электроника: В смартфонах и носимых устройствах оборудование для соединения проводов используется для герметизации микросхем управления питанием, датчиков и других устройств, поддерживая тенденцию к тонкому и легкому дизайну.

Автомобильная электроника: При изготовлении микроконтроллеров и силовых модулей, устанавливаемых в автомобиле, необходимо учитывать жесткие экологические требования, такие как высокая температура, влажность и вибрация, а также способствовать повышению надежности оборудования.

Промышленность и медицина: К промышленным контроллерам и имплантируемым медицинским устройствам предъявляются чрезвычайно высокие требования к долговременной стабильности упаковки. Технология склеивания проволокой продолжает расширять свои границы за счет усовершенствования материалов (например, проволока из сплава серебра) и оптимизации процессов (например, склеивание клиньями).

Мировой рынок:

Доминируют азиатские производители (такие как K&S и ASM Pacific), а европейские и американские компании (такие как Kulicke & Soffa) сохраняют конкурентоспособность на рынке товаров высокого класса.

Местные китайские производители оборудования (такие как China Electronics Technology Group Corporation, 45th Institute и Han's Laser) ускоряют процесс импортозамещения на внутреннем рынке и добиваются прорывов в области дискретных устройств и светодиодной упаковки.

4. Технические проблемы и будущие тенденции

Пределы миниатюризации:

Когда шаг склеивания приближается к 10 мкм, становятся очевидными физические ограничения, такие как деформация материала и капиллярный эффект, и необходимо изучать новые технологии склеивания (например, лазерное склеивание).

Требуется разнородная интеграция.:

С появлением чиплетов и упаковки в формате 2,5 D/3D необходимо интегрировать склеивание проволокой с использованием микроударов, TSV и других технологий, а оборудование должно быть совместимо с несколькими процессами.

Экологичное производство:

Сократите использование драгоценных металлов, таких как золото и серебро, разработайте экологически чистые связующие материалы (например, медную проволоку с палладиевым покрытием) и оптимизируйте управление энергопотреблением.

Оборудование для склеивания проводов является основным двигателем технологического развития полупроводниковой упаковки, и его технологический прогресс напрямую связан с границами производительности и структурой затрат на электронные изделия. В будущем, с внедрением передовых упаковочных технологий и развитием интеллектуального производства, оборудование для склеивания проводов будет продолжать обеспечивать прорывы в области точности, эффективности и интеллектуальности, привнося неисчерпаемый потенциал в инновации в полупроводниковой промышленности.