ข้อบกพร่องของการเชื่อมต่อสายไฟ

การเชื่อมต่อด้วยลวด (Wire bonding) เป็นหนึ่งในกระบวนการเชื่อมต่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการนี้สร้างเส้นทางไฟฟ้าเชื่อมระหว่างชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์กับโครงตะกั่ว (lead frame) แผ่นรองรับ (substrate) หรือขั้วต่อของบรรจุภัณฑ์ หากการเชื่อมต่อ วงจรลวด หรือโครงสร้างบรรจุภัณฑ์โดยรอบไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม อาจเกิดข้อบกพร่องขึ้นได้ในระหว่างการผลิต การทดสอบความน่าเชื่อถือ หรือการใช้งานภาคสนาม แพ็คเกจที่ล้มเหลวหลังจากทำการเชื่อมต่อด้วยลวดไม่ได้หมายความว่าปัญหาเกิดจากอุปกรณ์เพียงอย่างเดียวเสมอไป สาเหตุที่แท้จริงอาจเกี่ยวข้องกับสภาพพื้นผิว การเคลือบโลหะบนแผ่นรอง ลวดเชื่อมต่อ พารามิเตอร์ของกระบวนการ เครื่องมือ การรองรับวัสดุ หรือความเครียดของบรรจุภัณฑ์ในภายหลัง ดังนั้น การระบุรูปแบบความล้มเหลวที่แท้จริงจึงเป็นขั้นตอนแรกสู่การแก้ไขที่มีประสิทธิภาพ 1. สาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวในการเชื่อมต่อสายไฟการยกเลิกพันธบัตรหรือการเปิดพันธบัตรการหลุดลอกของพันธะเกิดขึ้นเมื่อพันธะลูกบอลหรือพันธะตะเข็บแยกออกจากแผ่นรอง เฟรมตะกั่ว หรือพื้นผิว สามารถตรวจพบได้ทันทีโดยการทดสอบทางไฟฟ้า การทดสอบแรงดึงสายไฟ หรือการตรวจสอบด้วยสายตา แต่พันธะที่ไม่สมบูรณ์อาจพัฒนาไปเป็นวงจรขาดตอนหรือวงจรเปิดได้หลังจากได้รับความเครียดจากความร้อนหรือแรงทางกล ส้นเท้าแตกและลวดหักส่วนที่เรียกว่า "ส้น" คือบริเวณรอยต่อระหว่างลวดที่ยึดติดและลวดส่วนที่เป็นอิสระ การเสียรูปมากเกินไป รูปทรงของห่วงที่ไม่เหมาะสม รูปทรงของเครื่องมือ การงอซ้ำๆ หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ อาจทำให้เกิดรอยแตกในบริเวณนี้ได้ รอยแตกที่ส้นอาจขยายตัวจนกระทั่งลวดขาดวงจรไฟฟ้า ความเสียหายจากการเกิดหลุมบ่อหรือการเคลือบโลหะบนแผ่นรองแรงยึดติดที่มากเกินไปหรือพลังงานอัลตราโซนิกที่มากเกินไปอาจทำให้แผ่นยึดติด ฉนวน หรือโครงสร้างซิลิคอนที่อยู่ด้านล่างเสียหายได้ ผลที่เกิดขึ้นโดยทั่วไป ได้แก่ แผ่นยึดติดหลุดลอก การกระเด็นของอะลูมิเนียม การเกิดหลุมใต้แผ่นยึดติด หรือการแตกร้าวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ความเสียหายเหล่านี้อาจมองไม่เห็นจากพื้นผิวด้านบนเสมอไป และอาจต้องใช้การวิเคราะห์ภาคตัดขวางหรือการวิเคราะห์ด้วยคลื่นเสียง ข้อบกพร่องในการขึ้นรูปของลูกบอล ตะเข็บ และหางสภาวะการดับเปลวไฟทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เสถียร สายไฟปนเปื้อน ท่อแคปิลลารีสึกหรอ หรือพารามิเตอร์ที่ไม่ถูกต้อง อาจทำให้เกิดลูกบอลอากาศอิสระที่ผิดรูป การเชื่อมต่อลูกบอลที่ไม่ตรงกลาง การเชื่อมต่อตะเข็บที่อ่อนแอ หางสั้น หรือการไม่ติดแน่น ข้อบกพร่องเหล่านี้ลดความสม่ำเสมอของกระบวนการและอาจเพิ่มความเสี่ยงในการแก้ไขงานหรือการรั่วไหล การเสียรูปของวงจรและการลัดวงจรของสายไฟความสูงของลูป ระยะห่าง หรือทิศทางของลูปที่ไม่ถูกต้อง อาจทำให้สายไฟที่อยู่ติดกันสัมผัสกัน หรือสัมผัสกับตัวบรรจุภัณฑ์ ขอบแม่พิมพ์ หรือสารประกอบในแม่พิมพ์ได้ การโค้งงอของสายไฟระหว่างการขึ้นรูปก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่อาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสายไฟที่ยาวหรือบาง   2. สาเหตุหลักของความล้มเหลวในการเชื่อมต่อสายไฟการปนเปื้อนและการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวสารตกค้างอินทรีย์ ฝุ่นละออง รอยนิ้วมือ การปนเปื้อนของซิลิโคน และออกไซด์บนพื้นผิว สามารถลดพื้นที่การยึดเกาะที่มีประสิทธิภาพและป้องกันการสัมผัสระหว่างพื้นผิวที่เสถียรได้ การปนเปื้อนอาจมาจากวัสดุที่เข้ามา การติดชิ้นส่วน การทำความสะอาด การจัดเก็บ การจัดการ หรือกระบวนการใกล้เคียง เนื่องจากแม้แต่แผ่นรองที่ดูสะอาดตา ก็อาจมีการปนเปื้อนในระดับโมเลกุล การควบคุมกระบวนการจึงน่าเชื่อถือมากกว่าการตรวจสอบด้วยสายตาเพียงอย่างเดียว หน้าต่างกระบวนการยึดติดที่ไม่เสถียรหรือไม่ถูกต้องพลังงานอัลตราโซนิก แรงยึดติด เวลาในการยึดติด และอุณหภูมิของแท่นวางทำงานร่วมกัน การป้อนพลังงานไม่เพียงพออาจทำให้พื้นที่การยึดติดมีขนาดเล็กและเกิดการเชื่อมต่อที่ไม่แข็งแรง การป้อนพลังงานมากเกินไปอาจทำให้ลวดเสียรูปมากเกินไป ทำลายชั้นโลหะของแผ่นรอง เกิดรอยแตกที่ฐาน หรือทำให้เกิดหลุมบ่อ การตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางและวัสดุของลวด องค์ประกอบของแผ่นรอง การรองรับบรรจุภัณฑ์ รูปทรงของเครื่องมือ และสภาพของอุปกรณ์ ความเข้ากันได้ของวัสดุสายไฟและแผ่นรองลวดทองคำ ทองแดง ทองแดงเคลือบแพลเลเดียม เงิน และอลูมิเนียม มีความแตกต่างกันในด้านความแข็ง พฤติกรรมการเกิดออกซิเดชัน และการเกิดสารประกอบโลหะระหว่างกัน ตัวอย่างเช่น ลวดทองแดงโดยทั่วไปต้องการช่วงการทำงานที่แคบกว่า เนื่องจากมีความแข็งกว่าทองคำและสามารถสร้างแรงกดดันต่อโครงสร้างแผ่นรองได้มากกว่า ความหนา ความสม่ำเสมอ และสภาวะการจัดเก็บของผิวเคลือบแผ่นรองก็มีผลต่อความสามารถในการยึดติดและความน่าเชื่อถือในระยะยาวเช่นกัน สภาพของเส้นเลือดฝอย ลิ่ม และอุปกรณ์ท่อแคปิลลารีหรือลิ่มที่สึกหรอ บิ่น หรือปนเปื้อน อาจทำให้รูปร่างของพันธะและสภาวะแรงเสียดทานเปลี่ยนแปลงไปได้ ความแปรปรวนในประสิทธิภาพของตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิก การสอบเทียบหัวเชื่อม แคลมป์ลวด ความเสถียรของ EFO อุณหภูมิของฮีตเตอร์ หรือการควบคุมแกน Z ก็อาจทำให้ผลลัพธ์ไม่สม่ำเสมอได้เช่นกัน ควรจัดการอายุการใช้งานของเครื่องมือโดยพิจารณาจากจำนวนการเชื่อมที่จำกัดและแนวโน้มคุณภาพมากกว่าพิจารณาจากลักษณะภายนอกเพียงอย่างเดียว ความไม่สอดคล้องกันระหว่างความเค้นทางความร้อนเชิงกลและสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE)ความไม่ตรงกันของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ระหว่างชิป สายไฟ แผ่นรอง และวัสดุขึ้นรูป ก่อให้เกิดความเครียดทางความร้อนเชิงกลระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ลักษณะการเกิดความเครียดแบบวัฏจักรนี้ นำไปสู่ความล้มเหลวจากความล้าทางความร้อน – รอยแตกจะเริ่มปรากฏและขยายตัว จนในที่สุดจะทำให้สัญญาณเสื่อมคุณภาพหรือเกิดวงจรเปิด ในการทดสอบการเปลี่ยนแปลงกำลังไฟและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การหลุดลอกของจุดเชื่อมต่อสายไฟเป็นโหมดความล้มเหลวที่สำคัญซึ่งจำกัดอายุการใช้งาน  3. วิธีปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อสายไฟการควบคุมความสะอาดของพื้นผิวกำหนดข้อกำหนดสำหรับการจัดการ การจัดเก็บ และการทำความสะอาดสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ (die) เฟรมตะกั่ว (lead frames) และวัสดุรองรับ (substrate) การทำความสะอาดด้วยพลาสมา การทำความสะอาดด้วยพลาสมาสามารถกำจัดสารตกค้างอินทรีย์หลายชนิดและกระตุ้นพื้นผิวที่เลือกก่อนการยึดติดได้ แต่ควรตรวจสอบชนิดของก๊าซ กำลังไฟ เวลาในการรักษา และความเข้ากันได้ของวัสดุ การทำความสะอาดมากเกินไปอาจทำให้พื้นผิวที่บอบบางเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นการทำความสะอาดด้วยพลาสมาควรเป็นกระบวนการที่ควบคุมได้ ไม่ใช่การตั้งค่าแบบทั่วไป กำหนดช่วงเวลาการตรวจสอบกระบวนการใช้การทดลองที่ออกแบบมาเพื่อประเมินพลังงาน แรง เวลา และอุณหภูมิของคลื่นอัลตราโซนิคไปพร้อมกัน สูตรที่เลือกควรให้ความแข็งแรงในการดึงหรือเฉือนที่ยอมรับได้ รูปทรงการยึดติดที่เสถียร และไม่มีความเสียหายต่อแผ่นรองภายใต้ความแปรผันของวัสดุและอุปกรณ์ที่คาดการณ์ไว้ โดยทั่วไปแล้วกระบวนการที่อยู่ตรงกลางของช่วงการทำงานจะมีความแข็งแกร่งกว่าสูตรที่ทำงานใกล้ขีดจำกัดของข้อบกพร่อง บำรุงรักษาและปรับเทียบเครื่องเชื่อมลวดตรวจสอบท่อแคปิลลารี ลิ่ม แคลมป์ลวด ส่วนประกอบ EFO และตัวแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกเป็นระยะๆ ตรวจสอบแรงยึดติด อุณหภูมิของแท่นวาง ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง และประสิทธิภาพของอัลตราโซนิก บันทึกการบำรุงรักษาเชิงป้องกันควรเชื่อมโยงกับแนวโน้มของข้อบกพร่องเพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยก่อนที่จะทำให้ผลผลิตลดลง เสริมสร้างการควบคุมวัสดุขาเข้าให้เข้มงวดขึ้นระบุความบริสุทธิ์ของลวด เส้นผ่านศูนย์กลาง คุณสมบัติทางกล การจัดเก็บในม้วน และอายุการใช้งาน ตรวจสอบผิวสัมผัสของแผ่นรอง ความหนาของชั้นโลหะ สภาพของโครงลวด และความสะอาดของวัสดุรองรับ การทดแทนวัสดุควรผ่านการทดสอบการเชื่อมต่อและการตรวจสอบความน่าเชื่อถือ แทนที่จะปล่อยใช้งานโดยพิจารณาจากความเท่าเทียมกันทางมิติเพียงอย่างเดียว ใช้การตรวจสอบระหว่างกระบวนการผลิตและการติดตามทางสถิติผสมผสานภาพหรือ การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ โดยใช้การทดสอบแรงดึงลวด แรงเฉือนลูกบอล หรือแรงเฉือนยึดติดตามความเหมาะสม ติดตามขนาดของการยึดติด รูปแบบความเสียหาย ผลการทดสอบแรงดึงหรือแรงเฉือน เหตุการณ์ที่ไม่ติด และการใช้งานเครื่องมือผ่านการควบคุมกระบวนการทางสถิติ การตรวจสอบแนวโน้มมีประสิทธิภาพมากกว่าการพึ่งพาการตรวจสอบผ่าน/ไม่ผ่านขั้นสุดท้ายเพียงอย่างเดียว จับคู่มาตรการแก้ไขกับลักษณะความล้มเหลวอย่าเพิ่มกำลังหรือแรงของคลื่นอัลตราโซนิคโดยอัตโนมัติเมื่อพบว่าการยึดติดไม่แข็งแรง ให้ระบุตำแหน่งและสาเหตุของการยึดติดก่อน อาจใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง การจำแนกประเภทความล้มเหลวจากการทดสอบแรงดึง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน การตัดขวาง การวิเคราะห์ธาตุ และการถ่ายภาพด้วยคลื่นเสียง ขึ้นอยู่กับลักษณะของข้อบกพร่อง การแก้ไขควรเน้นไปที่กลไกที่ได้รับการยืนยันแล้ว  4. คู่มือการแก้ไขปัญหาอย่างรวดเร็ว  ข้อบกพร่องที่ตรวจพบสาเหตุที่เป็นไปได้รายการตรวจสอบที่แนะนำการยกกระชับ / ไม่ติดแน่นการปนเปื้อน; พื้นที่ยึดติดไม่เพียงพอ; ผิวแผ่นรองไม่เรียบ; เครื่องมือสึกหรอตรวจสอบพื้นผิวที่เกิดการแตกหัก ตรวจสอบการทำความสะอาดและการจัดเก็บ ตรวจสอบเครื่องมือ ตรวจสอบข้อมูลแรงดึง/แรงเฉือน และช่วงกระบวนการรอยแตกที่ส้นรองเท้า / ลวดหักการเสียรูปมากเกินไป; ห่วงที่ไม่เหมาะสม; รูปทรงของเครื่องมือ; ความล้าจากความร้อนตรวจสอบรูปทรงของส้นรองเท้า; ทบทวนโปรแกรมการวนซ้ำและพารามิเตอร์การยึดติด; เปรียบเทียบตัวอย่างก่อนและหลังการใช้งานความเสียหายของแผ่นรอง / การเกิดหลุมแรงมากเกินไปหรือการป้อนคลื่นอัลตราโซนิกมากเกินไป; แผ่นรองรับไม่แข็งแรง; การรองรับไม่เพียงพอการตรวจสอบภาคตัดขวางหรือการตรวจสอบด้วยคลื่นเสียง ตรวจสอบการสอบเทียบแรง ตรวจสอบการออกแบบแผ่นรองและอุปกรณ์รองรับชิ้นงานลูกบอลผิดรูป / พันธะไม่เสถียรความแปรปรวนของ EFO; สายไฟปนเปื้อน; การสึกหรอของเส้นเลือดฝอย; ความไม่เสถียรของก๊าซหรือช่องว่างตรวจสอบรูปทรงเรขาคณิตของ FAB, อิเล็กโทรด EFO, สภาวะก๊าซขึ้นรูป, เส้นทางของลวด และสภาพของท่อแคปิลลารีสายไฟลัดวงจร / กวาดห่วงสั้นหรือยาวเกินไป; ข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่ง; การไหลของการขึ้นรูปวัดขนาดและระยะห่างของลูป ตรวจสอบการจัดแนว ตรวจสอบกระบวนการขึ้นรูปและลักษณะการกวาดของลวดหลังการขึ้นรูป  5. บทสรุปความล้มเหลวในการเชื่อมต่อลวดมักเกิดจากผลกระทบร่วมกันของวัสดุเชื่อมต่อ สภาพพื้นผิว พารามิเตอร์กระบวนการ ประสิทธิภาพของเครื่องมือ และความเครียดจากการบรรจุภัณฑ์ในภายหลัง การปรับปรุงที่มีประสิทธิภาพเริ่มต้นด้วยการระบุโหมดความล้มเหลวที่เฉพาะเจาะจง ตามด้วยการทำความสะอาดพื้นผิวอย่างเป็นระบบ การเพิ่มประสิทธิภาพช่วงกระบวนการ การบำรุงรักษาอุปกรณ์เป็นประจำ และการตรวจสอบโดยใช้ข้อมูล การเลือกที่เชื่อถือได้ อุปกรณ์เชื่อมต่อสายไฟการปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกที่เสถียรและการควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำยังช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอในการยึดติดและลดข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ได้อีกด้วย ไฮร์นัส เราให้บริการด้านการเชื่อมต่อสายไฟ การปรับสภาพพื้นผิวด้วยพลาสมา และการทดสอบการเชื่อมต่อสำหรับงานบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ ไม่ว่าคุณจะกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ ปรับปรุงกระบวนการที่มีอยู่ หรือแก้ไขปัญหาข้อบกพร่องในการเชื่อมต่อซ้ำๆ วิศวกรของเราสามารถประเมินโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ วัสดุสายไฟและแผ่นรอง ข้อกำหนดการผลิต และวิธีการตรวจสอบ ก่อนที่จะแนะนำการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่เหมาะสม โปรดติดต่อเราติดต่อทีมงานของเรา สำหรับการให้คำปรึกษาทางเทคนิคและการแนะนำอุปกรณ์  คำถามที่พบบ่อยสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการหลุดลอกของสายเชื่อมต่อคืออะไร? ไม่มีสาเหตุเดียวที่ใช้ได้กับทุกกรณี การปนเปื้อนบนพื้นผิว การสร้างรอยต่อที่ไม่เหมาะสม ปัญหาการตกแต่งพื้นผิวแผ่นรอง และเครื่องมือเชื่อมที่สึกหรอ ล้วนเป็นสาเหตุที่พบได้บ่อย ควรตรวจสอบตำแหน่งการแตกหักและพื้นผิวที่เสียหายก่อนที่จะปรับสูตรการทำความสะอาดด้วยพลาสมาสามารถป้องกันข้อบกพร่องในการเชื่อมต่อสายไฟได้หรือไม่? การทำความสะอาดด้วยพลาสมาสามารถปรับปรุงความสามารถในการยึดติดได้เมื่อมีการปนเปื้อนของสารอินทรีย์หรือการกระตุ้นพื้นผิวที่ไม่ดี แต่ไม่สามารถแก้ไขปัญหาการออกแบบแผ่นรอง การเคลือบโลหะที่เสียหาย การจับคู่สายไฟกับแผ่นรองที่ไม่เหมาะสม หรือพารามิเตอร์การยึดติดที่ไม่ถูกต้องได้ตรวจจับข้อบกพร่องของการเชื่อมต่อสายไฟได้อย่างไร? วิธีการทั่วไปที่ใช้กัน ได้แก่ การตรวจสอบด้วยสายตาหรือการตรวจสอบด้วยระบบแสงอัตโนมัติ การทดสอบทางไฟฟ้า การทดสอบแรงดึงของลวด การทดสอบแรงเฉือนของลูกบอลหรือพันธะ และการติดตามทางสถิติ สำหรับความเสียหายที่ซับซ้อนกว่านั้น อาจต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ การตัดขวาง การวิเคราะห์ธาตุ หรือการถ่ายภาพด้วยคลื่นเสียงควรเปลี่ยนท่อแคปิลลารีสำหรับเชื่อมต่อสายไฟบ่อยแค่ไหน? ระยะเวลาการเปลี่ยนชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับวัสดุของลวด จำนวนพันธะ ประเภทของบรรจุภัณฑ์ วิธีการทำความสะอาด และแนวโน้มคุณภาพ ผู้ผลิตควรพิจารณาขีดจำกัดอายุการใช้งานของเครื่องมือโดยใช้ข้อมูลการตรวจสอบและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิต แทนที่จะใช้ระยะเวลาคงที่เพียงช่วงเดียวสำหรับทุกผลิตภัณฑ์