Titel Image
Плазма атмосферного давления для улучшения процесса соединения проводов

Плазма атмосферного давления для улучшения процесса соединения проводов

Плазма атмосферного давления используется для селективной тонкой очистки при присоединении проводов, чтобы освободить контактные поверхности от загрязнений. Основной принцип заключается в том, что прочные соединения между проволокой и несущим материалом могут создаваться только на чистых соединяемых поверхностях (контактные площадки). Таким образом, плазменная обработка оказывает существенное влияние на качество и, следовательно, надежность всего обрабатываемого компонента. Совместно с TPT Wire Bonder из Карлсфельда и общим партнером Axend Pte Ltd. компания relyon plasma исследовала влияние холодной плазмы атмосферного давления на соединение золотой проволокой.

Регенсбург / Карлсфельд. Приоединение проволоки в идеале происходит на чистых металлических поверхностях (контактных площадках) полупроводникового компонента или материала-носителя. На практике, однако, часто происходит загрязнение поверхности, что может привести к отсутствию сцепления с поверхностью контакта („Non-Stick on Pad“ или сокращенно: NSOP) либо так называемым отрывам (так называемые „Lifts“). Оба случая приводят к сбоям, простоям и дефектам качества на производстве. Таким образом, плазма атмосферного давления используется в этом процессе в качестве селективной тонкой очистки перед соединением проволоки, благодаря чему можно избежать как NSOP, так и отрывов, качество продукта повышается.

Исследование сдвиговой прочности шарикового соединения до и после плазменной обработки

Испытанная печатная плата с поверхностью ENEPIG («Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold») подвергается одностороннему воздействию плазменной высокоэффективной системы атмосферного давления plasmabrush® PB3 на расстоянии 20 мм в течение 0,5 секунды плазмой воздушной смеси. Затем 60 соединений (по 30 шариковых соединений и 30 клиновых, так же известны как „Balls“ и „Wedges“, соответственно) наносятся на необработанную и на обработанную плазмой испытательную монтажную плату с помощью клинового и шарикового соединения установки TPT HB16. Предшествующая плазменная обработка должна создавать более прочное соединение между контактными площадками и точками контакта провода.

Исследование сдвиговой прочности шарика на необработанных и обработанных плазмой поверхностях ENEPIG
Исследование сдвиговой прочности шарика на необработанных и обработанных плазмой поверхностях ENEPIG

При визуальном сравнении шариковые соединения выглядят прочно на необработанных и обработанных плазмой поверхностях ENEPIG, и при соединении проволоки проблем с соединением не возникает. Чтобы измерить качественную разницу между обработанными плазмой и необработанными шариковыми соединениями, проводится тест на сдвиг с помощью XYZTEC Condor Sigma Bond Tester, который показывает четкую разницу в качестве между двумя сериями. Средняя прочность на сдвиг для 30 образцов без предварительной обработки плазмой составила 60,89 гс до момента полного отсоединения шарикового соединения от поверхности ENEPIG. На контактной площадке остается едва заметный след впечатывания оторванного провода, что является типичным признаком разрушения интерметаллического контакта между золотым проводом и поверхностью ENEPIG.

В противоположность этому, предварительно обработанные плазмой поверхности показывают среднюю прочностью на сдвиг 68,34 гс с совершенно другим поведением: картина повреждения показывает разрушение шарикового соединения, при этом проволока остается на поверхности. Следовательно, прочность на сдвиг соединений для поверхности обработанной плазмой ограничивается только прочностью на сдвиг самой проволоки. Результаты показывают, что предварительная обработка плазмой может улучшить интерметаллическое соединение между поверхностью ENEPIG и золотой проволокой настолько значительно, что она намного прочнее, чем прочность самой золотой проволоки.

Испытание натяжения проволоки на клиновых соединениях до и после плазменной обработки

Для клиновых соединений также проведено испытание натяжения с помощью XYZTEC Condor Sigma Bond Tester. Клиновые соединения, которые были применены к поверхности без предварительной плазменной обработки, показывают противоречивые результаты испытаний натяжения, что доказывает, что соединение не является оптимальным, хотя оно выглядит оптически некритичным. В целом, большинство клиновых соединений, которые были применены к поверхности без предварительной обработки плазмой, имеют отрывы (Lifts), которые указывают на слабую интерметаллическую связь клина.

Испытание натяжения проволоки клиновых соединений на необработанных и обработанных плазмой поверхностях ENEPIG
Испытание натяжения проволоки клиновых соединений на необработанных и обработанных плазмой поверхностях ENEPIG

С клиновыми соединениями, которые были применены на предварительно обработанной плазмой поверхности, в зоне клина не обнаружено повреждений. Все возникающие разрушения происходят либо в самом проводе, либо непосредственно перед точкой соединения (разрушения типа „span“ или „neck break“), что указывает на то, что соединения прочны как на шариковом соединении, так и на клиновом и, следовательно, разрывы случаются только в области между этими двумя соединениями.

Результаты ясно показывают, что обработка поверхности плазмой атмосферного давления приводит к значительным улучшениям как шариковых, так и клиновых соединений, что было четко продемонстрировано в испытаниях на сдвиг и натяжение.

контакт
close slider