ວິທີແກ້ໄຂ

ການຜູກມັດສາຍ

ຂໍ້ເທັດຈິງພື້ນຖານຄວາມຮູ້

Wire Bonding ແມ່ນຫຍັງ?

ການຜູກມັດສາຍແມ່ນວິທີການທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນຜ່າກາງຂະຫນາດນ້ອຍຂອງສາຍໂລຫະອ່ອນທີ່ຕິດກັບພື້ນຜິວໂລຫະທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການໃຊ້ solder, flux, ແລະໃນບາງກໍລະນີທີ່ມີການນໍາໃຊ້ຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າ 150 ອົງສາເຊນຊຽດ. ໂລຫະອ່ອນປະກອບມີຄໍາ (Au), ທອງແດງ (Cu), ເງິນ (Ag), ອະລູມິນຽມ (Al) ແລະໂລຫະປະສົມເຊັ່ນ Palladium-Silver (PdAg) ແລະອື່ນໆ.

ເຂົ້າໃຈເຕັກນິກການຜູກມັດສາຍ ແລະຂະບວນການສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກສະພາແຫ່ງເອເລັກໂຕຣນິກຈຸນລະພາກ.
ເຕັກນິກ/ຂັ້ນຕອນການຜູກມັດ Wedge: Ribbon, Thermosonic Ball & Ultrasonic Wedge Bond
ການຜູກມັດສາຍແມ່ນວິທີການເຮັດໃຫ້ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນລະຫວ່າງວົງຈອນປະສົມປະສານ (IC) ຫຼືອຸປະກອນ semiconductor ທີ່ຄ້າຍຄືກັນແລະຊຸດຫຼື leadframe ຂອງມັນໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ. ມັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນປັດຈຸບັນເພື່ອສະຫນອງການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າໃນຊຸດຫມໍ້ໄຟ Lithium-ion. ການຜູກມັດສາຍໄຟໂດຍທົ່ວໄປຖືວ່າເປັນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ສຸດແລະມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງເຕັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມຕໍ່ microelectronic ທີ່ມີຢູ່, ແລະຖືກນໍາໃຊ້ໃນຊຸດ semiconductor ສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ຜະລິດໃນມື້ນີ້. ມີຫຼາຍເຕັກນິກການຜູກມັດສາຍ, ປະກອບດ້ວຍ: Thermo-Compression Wire Bonding:
ການເຊື່ອມໂລຫະການບີບອັດຄວາມຮ້ອນ (ການສົມທົບກັບພື້ນຜິວທີ່ອາດຈະເປັນໄປໄດ້ (ປົກກະຕິແລ້ວ Au) ເຂົ້າກັນພາຍໃຕ້ແຮງຍຶດທີ່ມີອຸນຫະພູມໃນການໂຕ້ຕອບສູງ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວສູງກວ່າ 300 ອົງສາ C, ເພື່ອຜະລິດການເຊື່ອມ), ໄດ້ຖືກພັດທະນາໃນເບື້ອງຕົ້ນໃນຊຸມປີ 1950 ສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງຈຸນລະພາກອີເລັກໂທຣນິກ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ. ແທນທີ່ໄວໂດຍ Ultrasonic & Thermosonic ພັນທະບັດໃນ 60's ເປັນເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມຕໍ່ interconnect ເດັ່ນ. Thermo-compression bonding ແມ່ນຍັງໃຊ້ໄດ້ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ niche ໃນມື້ນີ້, ແຕ່ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຫຼີກເວັ້ນຈາກຜູ້ຜະລິດເນື່ອງຈາກອຸນຫະພູມການໂຕ້ຕອບທີ່ສູງ (ມັກຈະທໍາລາຍ) ທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ພັນທະບັດສົບຜົນສໍາເລັດ.Ultrasonic Wedge Wire Bonding:
ໃນປີ 1960 ການເຊື່ອມໂລຫະສາຍ wedge ultrasonic ໄດ້ກາຍເປັນວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ກັນທີ່ເດັ່ນຊັດ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງການສັ່ນສະເທືອນຄວາມຖີ່ສູງ (ຜ່ານ transducer resonating) ກັບເຄື່ອງມືການຜູກມັດທີ່ມີຜົນບັງຄັບໃຊ້ clamping ພ້ອມໆກັນ, ອະນຸຍາດໃຫ້ສາຍອາລູມິນຽມແລະສາຍທອງຖືກເຊື່ອມໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ການສັ່ນສະເທືອນ Ultrasonic ນີ້ຊ່ວຍໃນການກໍາຈັດສິ່ງປົນເປື້ອນ (oxides, impurities, ແລະອື່ນໆ) ອອກຈາກພື້ນຜິວພັນທະບັດໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງວົງຈອນການຜູກມັດ, ແລະໃນການສົ່ງເສີມການຂະຫຍາຍຕົວ intermetallic ເພື່ອພັດທະນາແລະເສີມສ້າງພັນທະບັດ. ຄວາມຖີ່ປົກກະຕິສໍາລັບການຜູກມັດແມ່ນ 60 – 120 KHz. ເຕັກນິກການເຊື່ອມ ultrasonic ມີສອງເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການຕົ້ນຕໍ: ການຜູກມັດສາຍຂະຫນາດໃຫຍ່ (ຫນັກ) ສໍາລັບ > 100µm ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພັນທະບັດສາຍໄຟລະອຽດ (ຂະຫນາດນ້ອຍ) ສໍາລັບເສັ້ນຜ່າກາງ <75µm ສາຍໄຟຕົວຢ່າງຂອງວົງຈອນການຜູກມັດ Ultrasonic ປົກກະຕິສາມາດພົບໄດ້ທີ່ນີ້ ສໍາລັບສາຍໄຟອັນດີງາມແລະນີ້ສໍາລັບການເຊື່ອມໂລຫະສາຍ wedge ຂະຫນາດໃຫຍ່. Ultrasonic wedge ໃຊ້ເຄື່ອງມືຜູກມັດສະເພາະໃດຫນຶ່ງຫຼື "wedge," ປົກກະຕິແລ້ວການກໍ່ສ້າງຈາກ Tungsten Carbide (ສໍາລັບສາຍອາລູມິນຽມ) ຫຼື Titanium Carbide (ສໍາລັບສາຍທອງ) ຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການແລະເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງສາຍ; wedges ປາຍເຊລາມິກສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຍັງມີຢູ່. Thermosonic Wire Bonding:
ບ່ອນທີ່ຕ້ອງການຄວາມຮ້ອນເສີມ (ໂດຍປົກກະຕິສໍາລັບສາຍທອງ, ມີການໂຕ້ຕອບຂອງພັນທະບັດໃນຂອບເຂດຂອງ 100 - 250 ° C), ຂະບວນການເອີ້ນວ່າ Thermosonic wire bonding. ມັນມີຂໍ້ດີຫຼາຍຕໍ່ກັບລະບົບການບີບອັດຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມ, ເນື່ອງຈາກອຸນຫະພູມການໂຕ້ຕອບຕ່ໍາຫຼາຍແມ່ນຕ້ອງການ (ການຜູກມັດ Au ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງໄດ້ຖືກກ່າວເຖິງແຕ່ໃນທາງປະຕິບັດມັນບໍ່ຫນ້າເຊື່ອຖືໂດຍບໍ່ມີຄວາມຮ້ອນເພີ່ມເຕີມ). Thermosonic Ball Bonding:
ຮູບແບບຂອງການຜູກມັດສາຍ Thermosonic ແມ່ນການຜູກມັດບານ (ເບິ່ງວົງຈອນພັນທະບັດບານຢູ່ທີ່ນີ້). ວິທີການນີ້ໃຊ້ເຄື່ອງມືຜູກມັດເສັ້ນປະສາດເຊລາມິກໃນໄລຍະການອອກແບບ wedge ແບບດັ້ງເດີມເພື່ອສົມທົບຄຸນນະພາບທີ່ດີທີ່ສຸດໃນການບີບອັດຄວາມຮ້ອນແລະການຜູກມັດ ultrasonic ໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງ. ການສັ່ນສະເທືອນຂອງ Thermosonic ຮັບປະກັນອຸນຫະພູມໃນການໂຕ້ຕອບຍັງຕໍ່າ, ໃນຂະນະທີ່ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຄັ້ງທໍາອິດ, ພັນທະບັດບານທີ່ຖືກບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນຊ່ວຍໃຫ້ສາຍແລະພັນທະບັດຮອງຖືກວາງໄວ້ໃນທິດທາງໃດກໍ່ຕາມ, ບໍ່ສອດຄ່ອງກັບພັນທະບັດທໍາອິດ, ເຊິ່ງເປັນຂໍ້ຈໍາກັດໃນການເຊື່ອມສາຍ Ultrasonic. . ສໍາລັບອັດຕະໂນມັດ, ການຜະລິດປະລິມານສູງ, bonders ບານແມ່ນພິຈາລະນາໄວກ່ວາ Ultrasonic / Thermosonic (Wedge) bonders, ເຮັດໃຫ້ Thermosonic ball bonding ເຕັກໂນໂລຊີ interconnect ເດັ່ນໃນ microelectronics ສໍາລັບທີ່ຜ່ານມາ 50+ ປີ. Ribbon Bonding:
ການຜູກມັດ Ribbon, ການນໍາໃຊ້ tapes ໂລຫະແປ, ໄດ້ເດັ່ນໃນ RF ແລະ Microwave ເອເລັກໂຕຣນິກສໍາລັບທົດສະວັດ (ribbon ສະຫນອງການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການສູນເສຍສັນຍານ [ຜົນກະທົບຜິວຫນັງ] ທຽບກັບສາຍມົນແບບດັ້ງເດີມ). ໂບທອງຄຳຂະໜາດນ້ອຍ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວເຖິງ 75µm ກວ້າງ ແລະ ໜາ 25µm, ຖືກຜູກມັດຜ່ານຂະບວນການ Thermosonic ດ້ວຍເຄື່ອງມືຜູກມັດຮູບແຂບແປ. ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບ loop ຕ່ໍາ, ການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນ.

ສາຍຜູກມັດທອງແມ່ນຫຍັງ?

ການຜູກມັດສາຍທອງແມ່ນຂະບວນການທີ່ສາຍທອງຖືກຕິດຢູ່ສອງຈຸດໃນການປະກອບເພື່ອສ້າງເປັນສາຍເຊື່ອມຕໍ່ກັນຫຼືເສັ້ນທາງໄຟຟ້າ. ຄວາມຮ້ອນ, ultrasonics, ແລະຜົນບັງຄັບໃຊ້ແມ່ນທັງຫມົດທີ່ຈະປະກອບເປັນຈຸດຕິດຄັດສໍາລັບສາຍທອງໄດ້. ຂະບວນການຂອງການສ້າງຈຸດຕິດຄັດມາເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການສ້າງຕັ້ງຂອງບານຄໍາຢູ່ປາຍຂອງເຄື່ອງມືພັນທະບັດສາຍ, capillary ໄດ້. ບານນີ້ຖືກກົດດັນໃສ່ພື້ນຜິວທີ່ປະກອບຄວາມຮ້ອນໃນຂະນະທີ່ນໍາໃຊ້ທັງສອງຈໍານວນຜົນບັງຄັບໃຊ້ສະເພາະແລະຄວາມຖີ່ຂອງ 60kHz - 152kHz ຂອງການເຄື່ອນໄຫວ ultrasonic ກັບເຄື່ອງມື. ເມື່ອພັນທະບັດທໍາອິດໄດ້ຖືກເຮັດ, ສາຍຈະຖືກຫມູນໃຊ້ໃນການຄວບຄຸມທີ່ແຫນ້ນຫນາ. ວິທີການປະກອບຮູບຮ່າງຂອງ loop ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບເລຂາຄະນິດຂອງສະພາແຫ່ງ. ພັນທະບັດທີສອງ, ມັກຈະເອີ້ນວ່າ stitch, ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນດ້ານອື່ນໆໂດຍການກົດລົງດ້ວຍສາຍແລະໃຊ້ clamp ເພື່ອຈີກສາຍທີ່ພັນທະບັດ.

ການຜູກມັດສາຍທອງໃຫ້ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ກັນພາຍໃນຊຸດທີ່ມີການນໍາໄຟຟ້າສູງ, ເກືອບຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດຫຼາຍກ່ວາ solders ບາງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ສາຍໄຟທອງມີຄວາມທົນທານຕໍ່ການຜຸພັງສູງເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸສາຍອື່ນໆແລະອ່ອນກວ່າທີ່ສຸດ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບພື້ນຜິວທີ່ລະອຽດອ່ອນ.
ຂະບວນການຍັງສາມາດແຕກຕ່າງກັນໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງການປະກອບ. ດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ລະອຽດອ່ອນ, ໝາກ ບານ ຄຳ ສາມາດຖືກວາງໃສ່ພື້ນທີ່ຜູກມັດທີສອງເພື່ອສ້າງທັງຄວາມຜູກພັນທີ່ແຂງແຮງແລະພັນທະບັດ "ອ່ອນກວ່າ" ເພື່ອປ້ອງກັນຄວາມເສຍຫາຍຂອງສ່ວນປະກອບ. ດ້ວຍຊ່ອງຫວ່າງທີ່ແຫນ້ນຫນາ, ບານດຽວສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງສອງພັນທະບັດ, ປະກອບເປັນເຄື່ອງພັນທະນາຮູບ "V". ເມື່ອພັນທະບັດສາຍຕ້ອງມີຄວາມແຂງແຮງຫຼາຍ, ບານສາມາດຖືກວາງຢູ່ເທິງຂອງ stitch ເພື່ອສ້າງເປັນພັນທະບັດຄວາມປອດໄພ, ເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງສາຍ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍແລະການປ່ຽນແປງຂອງການຜູກມັດສາຍແມ່ນເກືອບບໍ່ຈໍາກັດແລະສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານການນໍາໃຊ້ຊອບແວອັດຕະໂນມັດໃນລະບົບພັນທະບັດສາຍຂອງ Palomar.