Qu’est-ce qu’un fil de liaison ?
Le fil de liaison est un fil métallique fin utilisé dans le processus de “wire bonding”, l’un des processus de fabrication des dispositifs semi-conducteurs tels que les circuits intégrés et les LSI. Il s’agit d’un matériau de connexion utilisé pour échanger de l’énergie et des signaux électriques entre le dispositif semi-conducteur et l’extérieur de l’emballage.
Les puces IC fabriquées dans le processus frontal de fabrication des semi-conducteurs sont séparées de la plaquette dans le processus final et fixées une à une sur une plaque métallique appelée grille de connexion à l’intérieur de l’emballage. Les fils de liaison sont ensuite utilisés pour relier les électrodes de la puce au leadframe.
Utilisations du fil de Liaison
Le fil de liaison est utilisé comme matériau pour relier les électrodes des dispositifs semi-conducteurs au leadframe dans le processus back-end de fabrication des dispositifs semi-conducteurs.
Le processus de bonding est répété à grande vitesse : le fil est connecté à l’électrode, le fil est déformé pour former une boucle, le fil est connecté à la borne externe, puis le fil est coupé. Il en va de même pour les dispositifs semi-conducteurs dotés d’un petit nombre de broches, tels que les semi-conducteurs discrets et les circuits intégrés à usage général, ainsi que pour les semi-conducteurs dotés de plus de 100 broches, tels que les LSI.
Principe du fil de liaison
Les matériaux utilisés pour les fils de liaison sont l’or, l’argent, le cuivre et l’aluminium.
Le fil de liaison en or est le fil haute performance le plus couramment utilisé. Il présente une excellente conductivité électrique, une résistance à la corrosion, une facilité de traitement et une stabilité chimique. Il est efficace pour le collage de longues portées avec de grandes distances entre l’électrode de la puce et la grille de connexion, ainsi que pour le collage à pas fin avec un espacement très étroit entre les fils de connexion. L’inconvénient est qu’il est coûteux, car il est fabriqué en or d’une pureté supérieure à 99 %.
Des fils de liaison en argent et en cuivre ont été mis au point pour remplacer les fils de liaison en or coûteux, dans le but de réduire considérablement les coûts.
Les fils de liaison en aluminium sont utilisés dans les dispositifs de puissance où des courants élevés sont requis dans des environnements difficiles. Ils présentent une excellente aptitude à la liaison et une résistance à l’humidité et sont utilisés sous forme de fils de plus gros diamètre ou de fils en forme de ruban.
Il existe deux types de méthodes de connexion des fils de Liaison : la liaison par boule et la liaison par coin.
Le bonding à billes est la méthode de bonding la plus courante. Le fil de liaison passe par un tube appelé capillaire dans le dispositif de liaison, où une décharge électrique fait fondre le fil sous le capillaire pour former une boule de métal à l’extrémité. Le capillaire descend juste au-dessus du point de connexion et, lorsque la bille touche le tampon métallique, des ondes ultrasoniques, de la chaleur et une charge sont appliquées pour déformer le fil et le lier au tampon.
Les fils d’or, d’argent et de cuivre sont utilisés pour la liaison par billes, tandis que les fils d’aluminium ne conviennent pas à la liaison par billes car leur surface est oxydée par la décharge électrique.
Le bonding par coin utilise un outil appelé coin à travers le fil pour lier le fil à la pastille en appliquant des ondes ultrasoniques et une charge sur le fil. Il est souvent utilisé pour le collage de fils d’aluminium car il ne provoque pas de décharge électrique qui ferait fondre le fil comme dans le cas du collage par billes, mais les fils d’or, d’argent et de cuivre peuvent également être utilisés.