Volver a la página principal Creado por Eva Deltor (@microeva)

Bonding Wire

Wire Bonding · Herramienta Educativa Interactiva MICROELECTRÓNICA
EL PROBLEMA

El chip es diminuto. La placa de circuito es grande. ¿Cómo se conectan?

Un chip moderno mide 5–20 mm. Sus circuitos internos son nanométricos. Pero necesita comunicarse con el mundo exterior — con la placa, la batería, los sensores. Alguien tiene que hacer ese puente.

ANATOMÍA DE UN CHIP ENCAPSULADO (DIP)
Corte lateral de un encapsulado DIP: el die, los hilos de bonding, la resina del molde y el leadframe

Imagen: Tosaka — "DIP package sideview" — CC BY-SA 3.0 / GFDL — via Wikimedia Commons.

EL CHIP

Circuitos de silicio a escala nanométrica. Los pads de conexión son cuadrados de ~80 µm — más fino que un cabello humano.

EL PROBLEMA

Entre el pad del chip y el lead frame hay un gap de 1–3 mm. No se pueden soldar directamente — el chip se destruiría con el calor de una soldadura normal.

LA SOLUCIÓN

Un hilo de oro o cobre de 25 µm — más fino que un cabello — conecta el pad con el lead. Termosónico: calor suave + vibración ultrasónica. Sin dañar el chip.

✗ ¿Por qué no soldadura normal?

La soldadura convencional alcanza 180–260 °C y aplica mucho calor local. El silicio del chip es frágil — las capas de óxido y los transistores se dañan irreversiblemente. Además los pads son demasiado pequeños para una punta de soldador.

✓ ¿Por qué funciona el bonding wire?

El proceso termosónico usa solo 150–250 °C (el chip aguanta hasta ~300 °C sin daños), aplica el calor de forma uniforme desde la base, y usa ultrasonidos para crear el enlace sin necesitar más temperatura. El hilo es tan fino que la energía aplicada es mínima.

Escala — para hacerse una idea

¿Dónde está en tu vida diaria?

📱
Smartphone
El SoC, la RAM y la cámara tienen cientos de bonding wires cada uno.
💡
LEDs
Los LEDs de alta potencia (pantallas, iluminación) usan bonding wire de aluminio.
🚗
Automóvil
Sensores, ECU y chips de potencia en coches tienen miles de bonding wires.
🏥
Medicina
Marcapasos, implantes cocleares y sensores médicos usan bonding wire de oro.
RIESGO DE FALLO ESTIMADO
✓ Parámetros dentro de rango óptimo
97.2%
YIELD
280?
PPM
—
TEMPERATURA
200 °C
●
PRESIÓN BOND
80 mN
●
POTENCIA ULTRASÓNICA
40 kHz
●
EFECTO 1: LIMPIEZA
La vibración sacude el oxido y suciedad del pad para que el hilo pueda pegarse bien. Sin esto, el hilo resbalaría.
EFECTO 2: CALOR
La fricción de la vibración calienta el punto de contacto — como cuando frotas las manos. Ese calor funde el hilo al pad.
DISTANCIA PAD→LEAD
1800 µm
●
VELOCIDAD CAPILLAR
12 wire/s
●
DIÁMETRO HILO
25 µm
●
0
BONDS TOTAL
0
CORRECTOS
0
FALLADOS
—
YIELD

Yield de producción

0%

Log de bonds

Inicia la simulación de producción...

¿Qué es el capillar?

Es una aguja hueca de cerámica o acero por donde pasa el hilo metálico. Actúa como guía, soldador y cortador al mismo tiempo.

¿Qué es la bola (FAB)?

Antes de cada bond, una chispa eléctrica funde el extremo del hilo y la tensión superficial lo convierte en una esfera perfecta — el Free Air Ball. La bola es siempre más grande que el hilo: su diámetro es ~2.5× el del hilo.

¿Por qué hace falta la bola?

La bola tiene más superficie de contacto que el extremo recto del hilo. Al presionarla contra el pad con ultrasonidos y calor, se aplana y forma una unión intermetálica sólida.

Paso activo

Una chispa eléctrica (EFO — Electronic Flame Off) funde el extremo del hilo. La tensión superficial forma la esfera en milisegundos.

¿Por qué en el 2nd bond no hace falta la bola?

En el 1st bond el extremo del hilo viene cortado en seco — es pequeño e irregular, difícil de soldar. La bola lo soluciona: la chispa lo funde y la tensión superficial forma una esfera con mucha más superficie de contacto.

En el 2nd bond ya no hace falta porque el capillar no usa el extremo del hilo sino el cuerpo — el hilo llega tensado en arco y el capillar apoya directamente sobre él. Esa sección ya tiene suficiente área para que el ultrasonido + calor + presión formen el enlace sin necesidad de reformarlo.

Es como pegar un cable: el extremo cortado es difícil de adherir, pero si doblas el cable y apoyas la parte de en medio tienes mucho más contacto.

¿Cómo se rompe el hilo en el 2nd bond?

No hay tijera ni cuchilla. El capillar simplemente sube bruscamente mientras el hilo ya está soldado en la cuña. La tensión rompe el hilo por el punto más débil — justo encima de la cuña, donde el metal está más estirado. El trozo que queda dentro del capillar se convierte en el extremo para el siguiente FAB.