Untuk ikatan wayar semikonduktor dan penyejatan filem nipis, dawai aluminium ketulenan tinggi dengan ketulenan 99.99 peratus (4N) atau lebih tinggi ialah garis dasar yang tidak boleh dirunding. Wayar 5N (99.999 peratus) mengurangkan pertumbuhan antara logam dan kakisan yang memudaratkan pada pad ikatan, mencapai masa yang tepat untuk kegagalan melebihi 1,000 jam dalam ujian penyimpanan suhu tinggi 200 darjah C, manakala toleransi diameter terkawal tambah atau tolak 0.002 milimeter memastikan profil gelung yang konsisten dalam pengikat automatik.
Gred Ketulenan dan Kawalan Kekotoran dalam Wayar Aluminium Ketulenan Tinggi
Prestasi dawai aluminium ketulenan tinggi ditentukan oleh kepekatan unsur surih yang diukur dalam bahagian per juta. Malah satu bahagian per juta logam tertentu boleh merendahkan kekonduksian elektrik atau menggalakkan kakisan pad ikatan. Jadual di bawah mengkategorikan tahap ketulenan standard yang tersedia daripada pengilang khusus.
| Gred Kesucian | Kandungan Aluminium (peratus) | Jumlah Kekotoran Logam (ppm) | Aplikasi Kritikal |
|---|---|---|---|
| 4N | 99.99 | Kurang daripada 100 | Penyejatan am, elektrod kapasitor |
| 5N | 99.999 | Kurang daripada 10 | Penggantian wayar emas dan tembaga, ikatan IC |
| 6N | 99.9999 | Kurang daripada 1 | Filem superkonduktor, penderia khusus |
Bagi kebanyakan rumah pembungkusan semikonduktor, Kawat aluminium ketulenan tinggi 5N telah menjadi piawai kerana ia mengandungi kurang daripada 5 ppm gabungan kuprum dan besi. Ini secara drastik mengurangkan pembentukan sebatian antara logam rapuh pada antara muka aluminium-emas, yang merupakan punca utama wabak ungu dan pelepasan ikatan. Langkah penulenan tambahan menambah kira-kira 15 hingga 20 peratus kepada kos bahan berbanding 4N, tetapi peningkatan dalam kebolehpercayaan bon dalam persekitaran ambien 150 darjah C mewajarkan perbelanjaan.
Toleransi Diameter dan Keperluan Kemasan Permukaan
Diameter bagi dawai aluminium ketulenan tinggi digunakan dalam ikatan baji biasanya berjulat daripada 0.7 mil (0.018 mm) hingga 20 mil (0.508 mm), dengan saiz yang paling biasa ialah 1.0 mil (0.0254 mm). Kawat mesti mempunyai toleransi diameter tambah atau tolak 2 peratus daripada nilai nominal untuk menjamin bahawa tenaga ultrasonik berpasangan secara konsisten ke dalam pad bon. Wayar yang berbeza-beza lebih daripada 0.0005 mm merentasi gelendong akan menghasilkan ketinggian gelung berubah-ubah dan panjang ekor, memaksa penentukuran semula bonder yang kerap.
Kemasan permukaan adalah sama kritikal. Permukaan wayar hendaklah bebas daripada serpihan, calar lebih dalam daripada 0.5 mikrometer, dan sisa pelincir daripada proses lukisan. Premium dawai aluminium ketulenan tinggi dibersihkan menggunakan proses pelarut ultrasonik berbilang peringkat yang mengurangkan pencemaran karbon permukaan kepada di bawah 5 mikrogram setiap sentimeter persegi, memastikan kekuatan tarik wayar yang konsisten dan menghapuskan pembentukan lompang epoksi hitam semasa pengacuan pemindahan.
Penyepuhlindapan dan Kawalan Harta Mekanikal
Kawat aluminium ketulenan tinggi dibekalkan sama ada dalam keadaan sepuhlindap atau dilukis keras, dan keadaan yang betul ditentukan oleh jenis peralatan ikatan. Dua perangai berbeza biasanya ditentukan.
- Kawat sepuhlindap (lembut) sepenuhnya mempunyai pemanjangan 15 hingga 25 peratus dan kekuatan tegangan di bawah 50 MPa. Ia memampatkan secara seragam di bawah alat ikatan, mewujudkan ikatan baji simetri. Perangai ini penting untuk pakej ketenteraan dan aeroangkasa yang boleh dipercayai tinggi di mana ikatan mesti bertahan dalam kitaran haba dari tolak 65 darjah C hingga 150 darjah C.
- Kawat yang ditarik keras mengekalkan 50 hingga 80 peratus pengerasan kerja daripada lukisan dan mempunyai kekuatan tegangan antara 120 dan 180 MPa. Ia digunakan dalam ikatan baji akses dalam di mana wayar mesti menahan lengkok dalam rentang yang panjang. Walau bagaimanapun, kemuluran yang dikurangkan memerlukan tetapan kuasa ultrasonik yang lebih tinggi, yang boleh menghasilkan pad ikatan nipis jika tidak dioptimumkan dengan teliti.
Sekumpulan dawai aluminium ketulenan tinggi dengan penyepuhlindapan yang tidak konsisten boleh menyebabkan turun naik dalam ubah bentuk ikatan lebih daripada 15 peratus merentasi satu kili. Pengeluar bereputasi menguji setiap gelendong untuk pemanjangan dan beban putus menggunakan tolok panjang 250 mm pada kelajuan ujian 25 mm seminit, mengikut kaedah ASTM E8, dan menghantar wayar dengan sijil pematuhan.
Aplikasi Penyejatan dan Salutan Filem Nipis
Dalam pemendapan vakum, dawai aluminium ketulenan tinggi disalurkan pada filamen tungsten yang dipanaskan atau perapian pancaran elektron untuk mencipta filem nipis untuk cermin optik, elektrod semikonduktor dan lapisan penghalang. Geometri wayar untuk penyejatan biasanya 0.5 mm hingga 2.0 mm diameter dan dibekalkan dalam bentuk panjang lurus atau bergelung. Wayar aluminium ketulenan 4N adalah mencukupi untuk kebanyakan proses pemetaan kerana pemendapan itu sendiri menyediakan sedikit pemerolehan gas sisa, tetapi wayar mesti bebas daripada natrium dan kalium, yang berhijrah dengan cepat dalam silikon dioksida dan anjakan voltan ambang transistor.
Jumlah kandungan gas bagi dawai aluminium ketulenan tinggi digunakan untuk penyejatan hendaklah dinyatakan sebagai kurang daripada 0.1 ppm untuk hidrogen dan kurang daripada 0.5 ppm untuk oksigen. Gas terperangkap menyebabkan meludah semasa penyejatan, mengeluarkan titisan bersaiz mikron daripada filamen yang mencipta kecacatan pada filem termendap. Wayar aluminium 5N yang dinyahgas dengan betul akan menunjukkan sifar ludah yang boleh dilihat pada plat saksi kaca 100 mm persegi apabila disejat pada kadar 5 nanometer sesaat.
Penyimpanan dan Pengendalian untuk Mencegah Degradasi Permukaan
Malah sejumlah kecil kelembapan atmosfera atau klorin boleh menjejaskan kebolehikatan dawai aluminium ketulenan tinggi . Permukaan aluminium bertindak balas dengan kelembapan untuk membentuk lapisan oksida terhidrat yang menebal dari semasa ke semasa dan menghalang pembentukan antara logam yang baik. Protokol penyimpanan berikut memanjangkan jangka hayat kili yang dibuka kepada lebih 6 bulan.
- Simpan kili dalam kabinet yang dibersihkan dengan nitrogen dengan kelembapan relatif di bawah 20 peratus pada setiap masa.
- Selepas digunakan, kembalikan gelendong ke dalam beg polietilena yang tertutup dan picit udara berlebihan sebelum menutup pengedap zip.
- Jangan pegang wayar dengan tangan kosong. Cap jari meninggalkan garam klorida yang menggores permukaan aluminium dalam masa 24 jam pada suhu bilik.
- Jika satu gelendong dawai aluminium ketulenan tinggi telah terdedah kepada udara ambien selama lebih daripada 72 jam, ikatan ujian mesti dilakukan dan diuji tarik untuk mengesahkan daya minimum 5 gram per mil diameter wayar sebelum melepaskan lot untuk pengeluaran.
