Первое соединение (First Bond) — это начальная и поэтому важная точка контакта в процессе проволочного монтажа (wire bonding), создаваемая на контактной площадке (bonding pad) кристалла (die) или, реже, на подложке. От качества этого соединения зависит механическая прочность и электрическая целостность всего проволочного межсоединения.
Технология формирования
Технология формирования первого соединения зависит от типа используемой проволоки и метода сварки. При ультразвуковой сварке (ultrasonic bonding) алюминиевой или золотой проволокой первый контакт формируется как клиновое соединение (wedge bond) путём прижатия проволоки клиновым инструментом с одновременной подачей ультразвуковых колебаний. При термокомпрессионной сварке (thermocompression bonding) золотой проволоки на конце проволоки предварительно формируется шарик (ball) с помощью электрической искры (EFO — Electronic Flame-Off), который затем прижимается и приваривается к площадке с нагревом, образуя шариковое соединение (ball bond).
Ключевые параметры контроля
Качество первого соединения оценивается по нескольким параметрам. Размер и геометрия контакта (диаметр шарика или длина клина) должны соответствовать размерам контактной площадки. Прочность соединения на отрыв (pull test) или сдвиг (shear test) должна превышать установленные стандартами минимальные значения. Соединение должно располагаться в центре контактной площадки, не затрагивая её края и активную область кристалла. Микроструктура зоны сварки не должна содержать трещин, пустот или признаков перегрева.
Влияние на надёжность
Ненадёжное первое соединение является одной из основных причин отказов в герметизированных сборках. Его деградация может привести к увеличению сопротивления контакта (contact resistance), перегреву и, в конечном итоге, обрыву соединения. Особенно критично качество первого соединения в условиях термоциклирования и вибрационных нагрузок.
Последовательность операций проволочного монтажа
После формирования первого соединения инструмент поднимается, протягивая проволоку и формируя петлю (wire loop) заданной высоты и формы. Затем инструмент перемещается к цели второго соединения — контактной площадке на корпусе (package) или подложке, где формируется второе соединение (second bond). После этого проволока обрывается, и цикл повторяется для следующего соединения.
Автоматизация и контроль
В современных автоматических проволочных сварочных аппаратах (wire bonder) процесс формирования первого соединения полностью автоматизирован и контролируется системами машинного зрения, которые точно позиционируют инструмент и следят за параметрами сварки в реальном времени.
Источники: Методы испытаний и требования к проволочным соединениям установлены в стандартах MIL-STD-883 (метод 2011) и JEDEC JESD22-B116.