¿Qué es el Alambre de Unión?
El alambre de unión es un alambre metálico fino que desempeña un papel crucial en el proceso de “unión de alambres”, una etapa fundamental en la fabricación de dispositivos semiconductores como circuitos integrados y LSI. Este material de conexión es utilizado para establecer el intercambio de energía y señales eléctricas entre el dispositivo semiconductor y el exterior del encapsulado.
En el proceso de fabricación de semiconductores, los chips de CI son separados de la oblea y luego se fijan individualmente a una placa metálica denominada “marco conductor” dentro del encapsulado. Para conectar los electrodos del chip al “leadframe” (marco conductor), se emplean los alambres de unión.
Usos del Alambre de Unión
El alambre adhesivo se utiliza como material para conectar las almohadillas de los electrodos de los dispositivos semiconductores al leadframe en el proceso back-end de fabricación de dispositivos semiconductores.
El proceso de unión del alambre se repite a gran velocidad: el alambre se conecta al electrodo, el alambre se deforma para formar un bucle, el alambre se conecta al terminal externo y, a continuación, el alambre se corta. Esto es así tanto para los dispositivos semiconductores con un número reducido de patillas, como los semiconductores discretos y los circuitos integrados de propósito general, como para los semiconductores con más de 100 patillas, como los LSI.
Principios del Alambre de Unión
El proceso de unión de alambres en la fabricación de dispositivos semiconductores emplea una variedad de materiales, como oro, plata, cobre y aluminio.
El hilo de oro es el hilo de alto rendimiento más utilizado. Tiene una excelente conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, procesabilidad y estabilidad química, y es eficaz para unir tramos largos con grandes distancias entre el electrodo del chip y el marco del conductor, así como para uniones de paso fino con una separación muy estrecha entre conductores. La desventaja es que es caro, ya que está hecho de oro con una pureza superior al 99%.
Para reducir los costos, se han desarrollado alambres de plata y cobre como alternativas a los costosos alambres de oro.
Los hilos de aluminio se utilizan en dispositivos de potencia que requieren corrientes elevadas en entornos difíciles. Tienen una excelente capacidad de unión y resistencia a la humedad y se utilizan como hilos de mayor diámetro o en forma de cinta.
Existen dos métodos principales de conexión de alambres de unión: el enlace por bola y el enlace por cuña.
- El método de unión por bolas es el más común. El alambre de unión pasa a través de un tubo llamado capilar en el dispositivo de unión, donde una descarga eléctrica funde el alambre por debajo del capilar para formar una bola metálica en la punta. El capilar desciende desde justo por encima del punto de conexión hacia abajo y, cuando la bola choca con la almohadilla metálica, se aplican ondas ultrasónicas, calor y carga para deformar el alambre y unirlo a la almohadilla. Los alambres de oro, plata y cobre se utilizan para la unión por bolas, mientras que los de aluminio no son adecuados para la unión por bolas, ya que la superficie se oxida por la descarga eléctrica.
- La unión por cuña utiliza una herramienta llamada cuña que atraviesa el alambre para unirlo a la pastilla aplicando ondas ultrasónicas y carga al alambre. Suele utilizarse para unir alambres de aluminio, ya que no se produce una descarga eléctrica que funda el alambre como en la unión por bolas, pero también pueden utilizarse alambres de oro, plata y cobre.