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通过工业4.0的质量数据收集可靠的电线键合

焊丝粘接和烧结是制造大多数电子设备的关键工艺。这些工艺用于将硅芯片、集成电路(ic)和电子元件连接到它们的外壳和电路板上。

由于其成本效益和可靠性,线键合已成为小型器件制造中最广泛的方法之一。最初的迭代线键合开始于20世纪中期,在那里它被用来连接早期的硅半导体器件到他们的陶瓷封装。这些金属线键合,通常是楔形键合,在建造早期原型和为创造能够像现在这样广泛应用的电子技术铺平道路方面起着关键作用。

在当今的制造世界中,引线键合非常通用,可用于材料,如:金,银,铝和铜。许多线粘合机可以拨入并校准不同的应用,可以手动操作或高度自动化。事实上,由于其高可重复性和质量要求,引线键合是电子制造中最高的自动化过程之一。

由这些电线组成的电子连接构成了微妙而强大的神经系统,驱动着这些组件所组成的设备。任何包含电子设备的产品的可靠性都与这些线键的有效性直接相关。

有几种强度和性能测试用于满足IPC制造标准和ISO要求。但是,当制造商可以采用非破坏性的、预测性的分析检查时,他们可以减少返工和耗时的人工检查,同时提高产量和可靠性。

通过快速,表面敏感的检查,需要测量,控制和监测清洁度的表面质量和清洁的影响,可以准确地指示表面是否没有阻碍粘合的污染物。创造预测清洁,附着力和装配过程的最佳方法是使用数据,使工艺质量控制变得容易和可操作。

电线键合过程和模具附带问题

电线键合最常出现在三种过程类型中的一个:

  1. 楔形键合是一个楔形的工具存放的线接触垫,然后债券线初始垫,把线拉到目的地垫和债券线,最后它迅速拉离垫撕裂线,留下一个小尾巴在接下来的债券。
  2. 球键是半导体器件制造中最常用的技术之一。它涉及两个沉积头将熔融线压在焊盘上,并且由于金属的表面张力,导线在表面上形成球。从那里,电线从熔融球延伸并携带到下一个垫,然后工具夹在线。
  3. 顺应键合是一种更为利基的方法,仅适用于黄金-黄金债券。柔顺粘接依靠热和压力在焊盘和导线的接触点之间像粒子一样扩散,从而产生粘接。顺应键合也是稳态键合的一种形式,稳态键合是指键合过程是在比金属熔点低得多的温度下进行的。

贴片和表面贴装技术(SMT)过程通常涉及到将芯片和组件粘接到PCB上,一旦固化完成,它们将物理地粘接到表面,硅芯片将线粘接来完成电气连接。在此之后,还有一个封装,以保护组件免受水分和其他环境危害。

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许多SMT操作是相当复杂的,需要混合版本的粘附过程,以确保每个组件被安全地附着和安置在板上。一些SMT工艺包括热超声和超声波方法,利用振动和控制温度来形成键。更常见的方法包括焊锡球模具连接使用金属球粘结到芯片在回流和固化过程中。

所有这些过程都是相互关联和依赖于清洁表面,使焊料可以流动,粘合剂将湿润,并且可以形成强键。如果没有生产水平测试,可以证明这些特征,那么债券易于失败。

同样重要的是要记住,生产SMT组件的公司和组装最终封装的公司往往不是同一家公司。组件在电线连接之前可能会转手几次,整个供应链的清洁度需要验证在既定的公差范围内,以便不一致的部件质量不会影响下游流程。

高可靠性电子产品制造取决于清洁度

每年生产数百万件数百万的电子设备,并且每个IC,电阻和电容器都必须承受时间的测试,无论它们使用哪些危险环境。可靠性始终处于设备制造的最前沿,因为越来越多的电子产品在国防,医疗和通信等Hi-Rel应用中使用。

与任何粘合应用一样,导线键合可以通过表面污染显着影响。诸如金属表面和烃类的氧化物等污染物可以降低钢丝键的强度并导致电路板上的长期故障。

在考虑这种污染时,重要的是以非常具体的方式思考表面。粘合过程中的表面的表面由材料的顶部1-5分子层组成。如果在这些层内存在诸如氧化物和烃类的污染物,则它们可以削弱粘合程序,并且大多数测试技术将永远不会检测到它们。

使用经过验证的表面处理来增加附着力的可靠性

甚至在清洁测试(如先生和玫瑰)通过后仍然发生的事实,使制造商能够通过在引线键合之前通过等离子体来改变其表面的化学特性。通过这样做,它们脱离了大部分有机污染物并通过创建准备好用于引线键合的高能分子来激活金属表面。

用于评估线键的质量的常用测试是拉力测试。拉力试验测量纽特隆中测量的力量有多少力量,债券失败。

物理研究所进行的一项研究,在不同水平的表面污染物水平上比较金属表面。他们还使用金,镍,镀银铜和铝进行了不同的金属/金属键。结果发现,当通过等离子体处理充分清洁金属焊盘的表面时,与污染垫相比,粘合剂从拉力试验中报告了更高的拉力试验结果,多达300%。

但仅仅处理表面并希望它能起作用是不够的。就像老话说的那样:“你无法管理你不衡量的东西。”这是至关重要的准确测量什么分子变化发生在等离子体治疗和其他清洗步骤。因为我们讨论的是高度的表面和高精度的过程,没有这个过程检查就没有办法知道如果表面下治疗(例如,一些表面污染物仍)或治疗(如挥发性和表面受损或蚀刻曝光)。

表面质量评估的最佳方法是在线接触角测量。这种基于科学的技术对那些消失的小分子层和这种水平发生的变化很敏感。这些变化具有制造或破坏粘合过程的能力,确保PCB上的组件之间的电连接保持完整。

通过表面上的微小液滴形成的接触角提供了精确表示表面粘合的准备的定量值。将接触角测量的数量与表面质量相关联,使制造商能够验证每个和每个表面制备过程的信心并可可靠地预测粘附结果。

如何突破现代制造业的极限

现代制造业世界每天都会随着行业的出现而变化4.0连续推动我们如何构建产品的界限。此革命依赖于可以适应不断变化的生产环境的数据驱动过程,并关闭生产循环。制造商需要正确的设备来知道如何行动,而不是反应。

电子部件表面的污染可能是灾难性的导线粘合,如果没有迅速处理,可以导致产品召回和工厂停机。即使是这些令人难以置信的敏感过程中最小的变化也可能导致下游大规模头痛。

通过obb体育 使用表面敏感检查工具制造商可以建立一个预测系统,以更好地防止这些问题。提供明确的客观数据是所有行业4.0创新的核心,只能在那里使用最好的工具来实现。

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厂家粘附失效的根本原因分析

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