Проволочный монтаж (англ. chip-and-wire, wire bonding) — это технология сборки гибридных интегральных схем (ГИС) и корпусирования микросхем, при которой полупроводниковый кристалл (die) сначала устанавливается на подложку или в корпус, а затем его контактные площадки (bond pad) соединяются с контактами корпуса или подложки с помощью тонких проволочных перемычек. Это традиционный и широко распространённый метод создания межсоединений (interconnection) в микроэлектронике.
Технологический процесс
Процесс включает три основных этапа. Сначала производится монтаж кристалла (die attach) — его приклеивание или припаивание на площадку в корпусе или на подложке. Затем с помощью автоматического установщика (wire bonder) тонкая проволока (обычно из золота диаметром 18–33 мкм или из алюминия) последовательно соединяет каждую контактную площадку кристалла с соответствующей контактной площадкой подложки или выводной рамки (leadframe). Формируются два типа соединений: первое соединение (first bond) на кристалле и второе соединение (second bond) на выводе. Наиболее распространены термокомпрессионная (thermocompression) и ультразвуковая (ultrasonic) разварка.
Область применения и современное значение
Несмотря на развитие альтернативных методов, таких как монтаж перевёрнутым кристаллом (flip-chip), проволочный монтаж остаётся доминирующей технологией (более 80% всех микросхем) из-за своей универсальности, относительно низкой стоимости и высокой надёжности. Он используется для корпусирования подавляющего большинства компонентов — от простых транзисторов в корпусах SOT до сложных микропроцессоров и микросхем памяти в корпусах типа BGA и QFP. В производстве гибридных схем и СВЧ-модулей это часто единственный приемлемый метод соединения.
Контроль качества и стандарты
Качество проволочных соединений — основа надёжности изделия. Контроль включает визуальный осмотр (по IPC-A-610), а также выборочные механические испытания: измерение усилия отрыва проволоки (wire pull test, обычно >3–5 г для проволоки 25 мкм) и усилия сдвига шарикового соединения (ball shear test). Требования к процессу и испытаниям стандартизированы в документах IPC (IPC/JEDEC J-STD-001) и военных стандартах (MIL-STD-883). Нарушениями являются поднятие соединения (lift-off), разрыв проволоки (wire break) и короткое замыкание между соседними проволочками (wire sweep).
Источники: IPC/JEDEC J-STD-001 «Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies» (разделы по проволочной разварке), MIL-STD-883 «Test Method Standard, Microcircuits» (метод 2011.7), стандарты JEDEC, техническая документация производителей оборудования (Kulicke & Soffa, ASM Pacific Technology).