გადაწყვეტილებები

მავთულის შეერთება

ცოდნის ბაზის ფაქტების ფურცელი

რა არის მავთულის შეერთება?

მავთულის შეერთება არის მეთოდი, რომლის დროსაც მცირე დიამეტრის რბილი ლითონის მავთულის სიგრძე მიმაგრებულია თავსებად მეტალის ზედაპირზე შედუღების, ფლუსოს გამოყენების გარეშე და ზოგიერთ შემთხვევაში 150 გრადუს ცელსიუსზე მეტი სითბოს გამოყენებით. რბილ ლითონებს მიეკუთვნება ოქრო (Au), სპილენძი (Cu), ვერცხლი (Ag), ალუმინი (Al) და შენადნობები, როგორიცაა პალადიუმ-ვერცხლი (PdAg) და სხვა.

მიკროელექტრონული აწყობის აპლიკაციებისთვის მავთულხლართების შეერთების ტექნიკისა და პროცესების გაგება.
სოლისებრი შეერთების ტექნიკა/პროცესები: ლენტი, თერმობგერითი ბურთი და ულტრაბგერითი სოლისებრი შეერთება
მავთულის შეკვრა არის ინტეგრირებული სქემის (IC) ან მსგავსი ნახევარგამტარული მოწყობილობისა და მისი შეფუთვის ან კაბელური ჩარჩოს შორის ურთიერთკავშირის დამყარების მეთოდი წარმოების დროს. ის ასევე ფართოდ გამოიყენება ლითიუმ-იონური ელემენტების შეკრებებში ელექტრული კავშირების უზრუნველსაყოფად. მავთულის შეკვრა ზოგადად ითვლება ყველაზე ეკონომიურ და მოქნილ მიკროელექტრონული ურთიერთკავშირის არსებულ ტექნოლოგიებს შორის და გამოიყენება დღეს წარმოებული ნახევარგამტარული შეკვრების უმეტესობაში. არსებობს მავთულის შეკვრის რამდენიმე ტექნიკა, მათ შორის: თერმოკომპრესიული მავთულის შეკვრა:
თერმოშეკუმშვის მავთულის შეერთება (სავარაუდო ზედაპირებთან (ჩვეულებრივ Au) შეერთება მაღალი ინტერფეისის ტემპერატურის მქონე, როგორც წესი, 300°C-ზე მეტი, შედუღების მისაღებად) თავდაპირველად შემუშავდა 1950-იან წლებში მიკროელექტრონული ურთიერთდაკავშირებლებისთვის, თუმცა 60-იან წლებში ის სწრაფად შეიცვალა ულტრაბგერითი და თერმობგერითი შეერთებით, როგორც დომინანტური ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგია. თერმოშეკუმშვის შეერთება დღესაც გამოიყენება ნიშური აპლიკაციებისთვის, მაგრამ მწარმოებლები ზოგადად თავს არიდებენ მას წარმატებული შეერთებისთვის საჭირო მაღალი (ხშირად დამაზიანებელი) ინტერფეისის ტემპერატურის გამო. ულტრაბგერითი სოლისებრი მავთულის შეერთება:
1960-იან წლებში ულტრაბგერითი სოლისებრი მავთულის შეერთება დომინანტური ურთიერთდაკავშირების მეთოდოლოგია გახდა. მაღალი სიხშირის ვიბრაციის (რეზონანსული გადამყვანის მეშვეობით) შემაერთებელ ხელსაწყოზე ერთდროული დამჭერი ძალით გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა ალუმინის და ოქროს მავთულების ოთახის ტემპერატურაზე შედუღება. ეს ულტრაბგერითი ვიბრაცია ხელს უწყობს დამაბინძურებლების (ოქსიდები, მინარევები და ა.შ.) მოცილებას შემაერთებელი ციკლის დასაწყისში შემაერთებელი ზედაპირებიდან და ხელს უწყობს ლითონთაშორისი ზრდის ხელშეწყობას შეერთების შემდგომი განვითარებისა და გაძლიერებისთვის. შეერთების ტიპიური სიხშირეებია 60-120 კჰც. ულტრაბგერითი სოლისებრი ტექნიკას აქვს ორი ძირითადი პროცესის ტექნოლოგია: დიდი (მძიმე) მავთულის შეერთება >100 µm დიამეტრის მავთულებისთვის წვრილი (პატარა) მავთულის შეერთება <75 µm დიამეტრის მავთულებისთვის. ტიპიური ულტრაბგერითი შეერთების ციკლების მაგალითები შეგიძლიათ იხილოთ აქ წვრილი მავთულისთვის და აქ დიდი მავთულისთვის. ულტრაბგერითი სოლისებრი მავთულის შეერთება იყენებს სპეციფიკურ შემაერთებელ ხელსაწყოს ან „სოლს“, რომელიც ჩვეულებრივ დამზადებულია ვოლფრამის კარბიდისგან (ალუმინის მავთულისთვის) ან ტიტანის კარბიდისგან (ოქროს მავთულისთვის) პროცესის მოთხოვნებისა და მავთულის დიამეტრის მიხედვით; ასევე ხელმისაწვდომია კერამიკული წვერიანი სოლები სხვადასხვა დანიშნულებით. თერმობგერითი მავთულის შეერთება:
დამატებითი გათბობის საჭიროების შემთხვევაში (როგორც წესი, ოქროს მავთულისთვის, რომლის შემაერთებელი ინტერფეისები 100-250°C დიაპაზონშია), ამ პროცესს თერმობგერითი მავთულის შეერთება ეწოდება. ამას დიდი უპირატესობა აქვს ტრადიციულ თერმოშეკუმშვის სისტემასთან შედარებით, რადგან საჭიროა გაცილებით დაბალი ინტერფეისური ტემპერატურა (ოთახის ტემპერატურაზე Au შეერთება უკვე ნახსენებია, მაგრამ პრაქტიკაში ის დამატებითი გათბობის გარეშე არასანდოა). თერმობგერითი ბურთულიანი შეერთება:
თერმობგერითი მავთულის შეერთების კიდევ ერთი ფორმაა ბურთულიანი შეერთება (ბურთიანი შეერთების ციკლი იხილეთ აქ). ეს მეთოდოლოგია ტრადიციულ სოლისებრ დიზაინზე იყენებს კერამიკულ კაპილარულ შეერთების ინსტრუმენტს, რათა გააერთიანოს როგორც თერმოშეკუმშვის, ასევე ულტრაბგერითი შეერთების საუკეთესო თვისებები ნაკლოვანებების გარეშე. თერმობგერითი ვიბრაცია უზრუნველყოფს ინტერფეისის ტემპერატურის დაბალ შენარჩუნებას, ხოლო პირველი შეერთება, თერმულად შეკუმშული ბურთულიანი შეერთება საშუალებას იძლევა მავთული და მეორადი შეერთება განთავსდეს ნებისმიერი მიმართულებით, პირველი შეერთების ხაზის გარეშე, რაც ულტრაბგერითი მავთულის შეერთების შეზღუდვას წარმოადგენს. ავტომატური, დიდი მოცულობის წარმოებისთვის, ბურთულიანი შეერთების აპარატები გაცილებით სწრაფია, ვიდრე ულტრაბგერითი/თერმობგერითი (სოლი) შეერთების აპარატები, რაც თერმობგერით ბურთულიან შეერთებას მიკროელექტრონიკაში ბოლო 50+ წლის განმავლობაში დომინანტურ ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგიად აქცევს. ლენტიანი შეერთება:
ბრტყელი მეტალის ლენტების გამოყენებით ლენტის შეერთება ათწლეულების განმავლობაში დომინირებდა რადიოსიხშირულ და მიკროტალღურ ელექტრონიკაში (ლენტი მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს სიგნალის დაკარგვას [კანის ეფექტს] ტრადიციულ მრგვალ მავთულთან შედარებით). პატარა ოქროს ლენტები, როგორც წესი, 75 µm-მდე სიგანისა და 25 µm სისქისა, შეერთდება თერმობგერითი პროცესით დიდი ბრტყელი სოლისებრი შეერთების ხელსაწყოს გამოყენებით. 2000 µm-მდე სიგანისა და 250 µm სისქის ალუმინის ლენტების შეერთება ასევე შესაძლებელია ულტრაბგერითი სოლისებრი პროცესით, რადგან გაიზარდა დაბალი მარყუჟის, მაღალი სიმკვრივის ურთიერთდაკავშირებების მოთხოვნა.

რა არის ოქროს შემაკავშირებელი მავთული?

ოქროს მავთულის შეერთება არის პროცესი, რომლის დროსაც ოქროს მავთული მიმაგრებულია შეკრების ორ წერტილზე ურთიერთდაკავშირების ან ელექტროგამტარი გზის შესაქმნელად. ოქროს მავთულის შეერთების წერტილების ფორმირებისთვის გამოიყენება სითბო, ულტრაბგერითი მოქმედება და ძალა. შეერთების წერტილის შექმნის პროცესი იწყება მავთულის შემაერთებელი ხელსაწყოს, კაპილარის წვერზე, ოქროს ბურთის ფორმირებით. ეს ბურთი დააწკაპუნება გაცხელებულ შეკრების ზედაპირზე, ხელსაწყოსთან ერთად გამოიყენება როგორც გამოყენებისთვის სპეციფიკური ძალა, ასევე 60 კჰც - 152 კჰც სიხშირის ულტრაბგერითი მოძრაობა. პირველი შეერთების დამყარების შემდეგ, მავთული მკაცრად კონტროლირებადი წესით დამუშავდება შეკრების გეომეტრიისთვის შესაბამისი მარყუჟის ფორმის შესაქმნელად. მეორე შეერთება, რომელსაც ხშირად ნაკერს უწოდებენ, შემდეგ ყალიბდება მეორე ზედაპირზე მავთულზე დაჭერით და დამჭერის გამოყენებით მავთულის შეერთების ადგილას გახევის მიზნით.

ოქროს მავთულის შეერთება პაკეტებში ურთიერთდაკავშირების მეთოდს გვთავაზობს, რომელიც მაღალი ელექტროგამტარობით ხასიათდება, თითქმის რამდენჯერმე აღემატება ზოგიერთ შედუღებულ საშუალებას. გარდა ამისა, ოქროს მავთულებს სხვა მავთულის მასალებთან შედარებით მაღალი დაჟანგვისადმი ტოლერანტობა აქვთ და უფრო რბილია, ვიდრე სხვა მავთულები, რაც აუცილებელია მგრძნობიარე ზედაპირებისთვის.
პროცესი ასევე შეიძლება განსხვავდებოდეს აწყობის საჭიროებების მიხედვით. მგრძნობიარე მასალების შემთხვევაში, ოქროს ბურთის განთავსება შესაძლებელია მეორე შეერთების არეალზე, რათა შეიქმნას როგორც უფრო ძლიერი, ასევე „რბილი“ შეერთება, რათა თავიდან იქნას აცილებული კომპონენტის ზედაპირის დაზიანება. ვიწრო სივრცეების შემთხვევაში, ერთი ბურთის გამოყენება შესაძლებელია ორი შეერთების საწყის წერტილად, რაც ქმნის „V“ ფორმის შეერთებას. როდესაც მავთულის შეერთება უფრო გამძლეა, ბურთის განთავსება შესაძლებელია ნაკერზე უსაფრთხოების შეერთების შესაქმნელად, რაც გაზრდის მავთულის სტაბილურობას და სიმტკიცეს. მავთულის შეერთების მრავალი განსხვავებული გამოყენება და ვარიაცია თითქმის უსაზღვროა და მათი მიღწევა შესაძლებელია Palomar-ის მავთულის შეერთების სისტემებში ავტომატიზირებული პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით.