გადაწყვეტილებები

მავთულის შეკვრა

ცოდნის საბაზისო ფაქტების ფურცელი

რა არის მავთულის შემაკავშირებელი?

მავთულის შეკვრა არის მეთოდი, რომლითაც მცირე დიამეტრის რბილი მეტალის მავთულის სიგრძე მიმაგრებულია თავსებადი მეტალის ზედაპირზე შედუღების, ნაკადის და ზოგიერთ შემთხვევაში 150 გრადუს ცელსიუსზე მეტი სითბოს გამოყენების გარეშე. რბილ ლითონებს მიეკუთვნება ოქრო (Au), სპილენძი (Cu), ვერცხლი (Ag), ალუმინი (Al) და შენადნობები, როგორიცაა პალადიუმი-ვერცხლი (PdAg) და სხვა.

მავთულის შემაკავშირებელ ტექნიკისა და პროცესების გაგება მიკრო ელექტრონიკის ასამბლეის აპლიკაციებისთვის.
სოლი დამაგრების ტექნიკა / პროცესები: ლენტი, თერმოსონული ბურთი და ულტრაბგერითი სოლი
მავთულის შეერთება არის ინტეგრირებული მიკროსქემის (IC) ან მსგავსი ნახევარგამტარული მოწყობილობისა და მის შეფუთვას ან ტყვიის ჩარჩოს შორის ურთიერთდაკავშირების მეთოდი წარმოების დროს. ის ასევე გამოიყენება ახლა ელექტრული კავშირების უზრუნველსაყოფად ლითიუმ-იონური ბატარეების შეკრებებში. მავთულის შეერთება ზოგადად ითვლება ყველაზე ეკონომიურად და მოქნილად არსებულ მიკროელექტრონულ ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგიებს შორის და გამოიყენება დღეს წარმოებული ნახევარგამტარული პაკეტების უმეტესობაში. მავთულის შემაკავშირებელ რამდენიმე ტექნიკას მოიცავს: თერმო-კომპრესიული მავთულის შეკვრა:
თერმო-შეკუმშვის მავთულის შემაერთებელი (ჩვეულებრივ ზედაპირებთან (ჩვეულებრივ Au) შერწყმა (ჩვეულებრივ Au) დამაგრების ძალის ქვეშ მაღალი ინტერფეისის ტემპერატურით, როგორც წესი, 300°C-ზე მეტი, შედუღების წარმოქმნის მიზნით), თავდაპირველად შეიქმნა 1950-იან წლებში მიკროელექტრონული ურთიერთკავშირებისთვის, თუმცა ეს იყო. 60-იან წლებში სწრაფად შეიცვალა ულტრაბგერითი და თერმოსონული კავშირი, როგორც დომინანტური ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგია. თერმო-კომპრესიული შემაკავშირებელი დღესაც გამოიყენება ნიშური აპლიკაციებისთვის, მაგრამ მწარმოებლები ძირითადად თავს არიდებენ ინტერფეისის მაღალი (ხშირად დამაზიანებელი) ტემპერატურის გამო, რომელიც საჭიროა წარმატებული კავშირის შესაქმნელად. ულტრაბგერითი სოლი მავთულის შეკვრა:
1960-იან წლებში ულტრაბგერითი სოლი მავთულის შეერთება გახდა დომინანტური ურთიერთდაკავშირების მეთოდოლოგია. მაღალი სიხშირის ვიბრაციის გამოყენება (რეზონანსული გადამყვანის საშუალებით) შემაკავშირებელ ხელსაწყოზე ერთდროული დამაგრების ძალით, საშუალებას აძლევდა ალუმინის და ოქროს მავთულები შედუღებულიყო ოთახის ტემპერატურაზე. ეს ულტრაბგერითი ვიბრაცია ხელს უწყობს დამაბინძურებლების (ოქსიდები, მინარევები და ა.შ.) მოცილებას შემაკავშირებელ ზედაპირებიდან შემაკავშირებელი ციკლის დაწყებისას და ხელს უწყობს მეტალთაშორის ზრდას კავშირის შემდგომ განვითარებასა და გაძლიერებაში. დამაკავშირებელი ტიპიური სიხშირეებია 60 – 120 KHz. ულტრაბგერითი სოლის ტექნიკას აქვს ორი ძირითადი პროცესის ტექნოლოგია: დიდი (მძიმე) მავთულის შეკვრა >100µm დიამეტრის მავთულებისთვის წვრილი (პატარა) მავთულის შემაკავშირებელი <75µm დიამეტრის მავთულისთვის. აქ შეგიძლიათ ნახოთ ტიპიური ულტრაბგერითი შემაკავშირებელი ციკლები. წვრილი მავთულისთვის და აქ დიდი მავთულისთვის. ულტრაბგერითი სოლი მავთულის შეკვრა იყენებს სპეციფიკურ შემაკავშირებელ ხელსაწყოს ან „სოლს“, რომელიც ჩვეულებრივ აგებულია ვოლფრამის კარბიდისგან (ალუმინის მავთულისთვის) ან ტიტანის კარბიდისგან (ოქროს მავთულისთვის) პროცესის მოთხოვნებისა და მავთულის დიამეტრის მიხედვით; ასევე ხელმისაწვდომია კერამიკული წვერიანი სლები განსხვავებული გამოყენებისთვის. თერმოსონული მავთულის შეკვრა:
სადაც საჭიროა დამატებითი გათბობა (როგორც წესი, ოქროს მავთულისთვის, შემაკავშირებელი ინტერფეისებით 100 – 250°C დიაპაზონში), პროცესს ეწოდება თერმოსონული მავთულის შეკვრა. ამას დიდი უპირატესობები აქვს ტრადიციულ თერმო-შეკუმშვის სისტემასთან შედარებით, რადგან ინტერფეისის გაცილებით დაბალი ტემპერატურაა საჭირო (ნახსენებია Au-ს კავშირი ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ პრაქტიკაში ეს არასანდო დამატებითი სითბოს გარეშე).
თერმოსონული მავთულის შეკავშირების კიდევ ერთი ფორმა არის ბურთის შემაკავშირებელი (იხილეთ ბურთის კავშირის ციკლი აქ). ეს მეთოდოლოგია იყენებს კერამიკული კაპილარული შემაკავშირებელ ხელსაწყოს ტრადიციულ სოლი დიზაინს, რათა დააკავშიროთ საუკეთესო თვისებები როგორც თერმო-კომპრესიაში, ასევე ულტრაბგერითი შემაკავშირებელში ნაკლოვანებების გარეშე. თერმოსონული ვიბრაცია უზრუნველყოფს ინტერფეისის დაბალი ტემპერატურის შენარჩუნებას, ხოლო პირველი ურთიერთდაკავშირება, თერმულად შეკუმშული ბურთის კავშირი საშუალებას აძლევს მავთულს და მეორად ბმას განთავსდეს ნებისმიერი მიმართულებით, არა პირველ ბმასთან, რაც შეზღუდვაა ულტრაბგერითი მავთულის შეერთებაში. . ავტომატური, მაღალი მოცულობის წარმოებისთვის, ბურთის ბონდერი ბევრად უფრო სწრაფია, ვიდრე ულტრაბგერითი/თერმოსონული (სოლი), რაც აქცევს თერმოსონულ ბურთულას დომინანტურ ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგიას მიკროელექტრონიკაში ბოლო 50+ წლის განმავლობაში. Ribbon Bonding:
ლენტი, ბრტყელი მეტალის ლენტების გამოყენებით, დომინანტი იყო RF და მიკროტალღური ელექტრონიკაში ათწლეულების განმავლობაში (ლენტი უზრუნველყოფს მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას სიგნალის დაკარგვაში [კანის ეფექტში] ტრადიციულ მრგვალ მავთულთან შედარებით). მცირე ზომის ოქროს ლენტები, როგორც წესი, 75 μm სიგანისა და 25 μm-მდე სისქის, მიმაგრებულია თერმოსონული პროცესის მეშვეობით დიდი ბრტყელი სოლი შემაკავშირებელი ხელსაწყოთი. გაიზარდა ქვედა მარყუჟის, მაღალი სიმკვრივის ურთიერთდაკავშირების მოთხოვნა.

რა არის ოქროს შემაკავშირებელი მავთული?

ოქროს მავთულის შეერთება არის პროცესი, რომლის დროსაც ოქროს მავთული მიმაგრებულია შეკრების ორ წერტილზე ურთიერთდაკავშირების ან ელექტროგამტარი ბილიკის შესაქმნელად. სითბო, ულტრაბგერითი და ძალა გამოიყენება ოქროს მავთულის მიმაგრების წერტილების ფორმირებისთვის. მიმაგრების წერტილის შექმნის პროცესი იწყება ოქროს ბურთის ფორმირებით მავთულის შემაერთებელი ხელსაწყოს წვერზე, კაპილარი. ეს ბურთი დაჭერილია ასამბლეის გაცხელებულ ზედაპირზე, ხოლო ხელსაწყოსთან ერთად გამოიყენება ულტრაბგერითი მოძრაობის ორივე სიხშირე 60 kHz - 152 kHz. როგორც კი პირველი შეკვრა მოხდება, მავთულის მანიპულირება მოხდება მჭიდროდ კონტროლირებად. შეკრების გეომეტრიისთვის შესაბამისი მარყუჟის ფორმის ფორმირების გზა. მეორე ბმული, რომელსაც ხშირად ნაკერს უწოდებენ, შემდეგ წარმოიქმნება მეორე ზედაპირზე მავთულის დაჭერით და სამაგრის გამოყენებით მავთულის გასაწყვეტად.

ოქროს მავთულის შეერთება გთავაზობთ პაკეტებში ურთიერთდაკავშირების მეთოდს, რომელიც ძალზე ელექტროგამტარია, თითქმის ბრძანებით აღემატება ზოგიერთ სამაგრს. გარდა ამისა, ოქროს მავთულს აქვს მაღალი ჟანგვის ტოლერანტობა სხვა მავთულის მასალებთან შედარებით და უფრო რბილია, ვიდრე უმეტესობა, რაც აუცილებელია მგრძნობიარე ზედაპირებისთვის.
პროცესი ასევე შეიძლება განსხვავდებოდეს შეკრების საჭიროებიდან გამომდინარე. მგრძნობიარე მასალებით, ოქროს ბურთი შეიძლება განთავსდეს მეორე შემაკავშირებელ ზონაზე, რათა შეიქმნას როგორც უფრო ძლიერი კავშირი, ასევე "რბილი" ბმა, რათა თავიდან იქნას აცილებული კომპონენტის ზედაპირის დაზიანება. მჭიდრო სივრცეებით, ერთი ბურთი შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც საწყისი წერტილი ორი ბმულისთვის, რომელიც ქმნის "V" ფორმის ბმას. როდესაც მავთულის კავშირი უფრო მტკიცე უნდა იყოს, ბურთი შეიძლება მოთავსდეს ნაკერის თავზე, რათა შეიქმნას უსაფრთხოების კავშირი, რაც გაზრდის მავთულის სტაბილურობას და სიმტკიცეს. მავთულის შეერთების მრავალი განსხვავებული პროგრამა და ვარიაცია თითქმის შეუზღუდავია და მათი მიღწევა შესაძლებელია Palomar-ის მავთულხლართების სისტემებზე ავტომატური პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით.