ວິທີແກ້ໄຂ

ການຜູກມັດດ້ວຍລວດ

ເອກະສານຂໍ້ມູນພື້ນຖານຄວາມຮູ້

ການຜູກມັດດ້ວຍລວດແມ່ນຫຍັງ?

ການເຊື່ອມສາຍແມ່ນວິທີການທີ່ສາຍໂລຫະອ່ອນທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂະໜາດນ້ອຍຕິດກັບພື້ນຜິວໂລຫະທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ສານປະສານ, ຟລັກຊ໌, ແລະໃນບາງກໍລະນີມີການໃຊ້ຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າ 150 ອົງສາເຊນຊຽດ. ໂລຫະອ່ອນປະກອບມີຄຳ (Au), ທອງແດງ (Cu), ເງິນ (Ag), ອາລູມິນຽມ (Al) ແລະໂລຫະປະສົມເຊັ່ນ: ພາລາເດຍມ-ເງິນ (PdAg) ແລະອື່ນໆ.

ເຂົ້າໃຈເຕັກນິກ ແລະ ຂະບວນການຜູກມັດລວດ ສຳລັບການນຳໃຊ້ປະກອບເອເລັກໂຕຣນິກຈຸນລະພາກ.
ເຕັກນິກ/ຂະບວນການຜູກມັດແບບລິ້ມ: ຣິບບອນ, ລູກບານຄວາມຮ້ອນ ແລະ ພັນທະບັດແບບລິ້ມດ້ວຍຄື້ນຄວາມຖີ່ສູງ
ການເຊື່ອມສາຍໄຟແມ່ນວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງວົງຈອນລວມ (IC) ຫຼືອຸປະກອນເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ຄ້າຍຄືກັນ ແລະຊຸດ ຫຼືໂຄງສາຍໄຟໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ. ມັນຍັງຖືກນຳໃຊ້ທົ່ວໄປໃນປະຈຸບັນເພື່ອສະໜອງການເຊື່ອມຕໍ່ທາງໄຟຟ້າໃນການປະກອບຊຸດແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນ. ການເຊື່ອມສາຍໄຟໂດຍທົ່ວໄປຖືວ່າເປັນເຕັກໂນໂລຊີການເຊື່ອມຕໍ່ຈຸນລະພາກເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີປະສິດທິພາບດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ສຸດ, ແລະຖືກນຳໃຊ້ໃນຊຸດເຄິ່ງຕົວນຳສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ຜະລິດໃນປະຈຸບັນ. ມີເຕັກນິກການເຊື່ອມສາຍໄຟຫຼາຍຢ່າງ, ປະກອບມີ: ການເຊື່ອມສາຍໄຟດ້ວຍການບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ:
ການຜູກມັດລວດດ້ວຍການບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ (ການລວມເຂົ້າກັບພື້ນຜິວທີ່ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເປັນ (ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນ Au) ຮ່ວມກັນພາຍໃຕ້ແຮງໜີບທີ່ມີອຸນຫະພູມອິນເຕີເຟດສູງ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວສູງກວ່າ 300°C, ເພື່ອຜະລິດຮອຍເຊື່ອມ), ໄດ້ຖືກພັດທະນາໃນເບື້ອງຕົ້ນໃນຊຸມປີ 1950 ສຳລັບການເຊື່ອມຕໍ່ຈຸລະພາກເອເລັກໂຕຣນິກ, ແນວໃດກໍ່ຕາມສິ່ງນີ້ໄດ້ຖືກທົດແທນຢ່າງໄວວາໂດຍການຜູກມັດດ້ວຍຄື້ນສຽງຄວາມຖີ່ສູງ ແລະ ຄື້ນສຽງຄວາມຖີ່ສູງໃນຊຸມປີ 60 ເປັນເທັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໂດດເດັ່ນ. ການຜູກມັດດ້ວຍການບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນຍັງຖືກນຳໃຊ້ສຳລັບການນຳໃຊ້ແບບພິເສດໃນປະຈຸບັນ, ແຕ່ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຜູ້ຜະລິດຫຼີກລ່ຽງໄດ້ເນື່ອງຈາກອຸນຫະພູມອິນເຕີເຟດສູງ (ມັກຈະເປັນອັນຕະລາຍ) ທີ່ຈຳເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ການຜູກມັດປະສົບຜົນສຳເລັດ. ການຜູກມັດລວດຄວາມຖີ່ສູງດ້ວຍຄື້ນສຽງຄວາມຖີ່ສູງ:
ໃນຊຸມປີ 1960, ການເຊື່ອມສາຍແບບລິ່ມດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ໄດ້ກາຍເປັນວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໂດດເດັ່ນ. ການນຳໃຊ້ການສັ່ນສະເທືອນຄວາມຖີ່ສູງ (ຜ່ານຕົວປ່ຽນສັນຍານສະທ້ອນ) ກັບເຄື່ອງມືເຊື່ອມດ້ວຍແຮງໜີບພ້ອມໆກັນ, ຊ່ວຍໃຫ້ສາຍອາລູມິນຽມ ແລະ ຄຳ ສາມາດເຊື່ອມໄດ້ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ການສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ນີ້ຊ່ວຍໃນການກຳຈັດສິ່ງປົນເປື້ອນ (ອົກໄຊ, ສິ່ງສົກກະປົກ, ແລະອື່ນໆ) ອອກຈາກໜ້າຜິວເຊື່ອມໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງວົງຈອນເຊື່ອມ, ແລະໃນການສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕຂອງໂລຫະເພື່ອພັດທະນາ ແລະ ເສີມສ້າງການເຊື່ອມຕື່ມອີກ. ຄວາມຖີ່ປົກກະຕິສຳລັບການເຊື່ອມແມ່ນ 60 – 120 KHz. ເຕັກນິກລິ່ມດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ມີສອງເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການຫຼັກຄື: ການເຊື່ອມສາຍຂະໜາດໃຫຍ່ (ໜັກ) ສຳລັບສາຍເສັ້ນຜ່າສູນກາງ >100µm ການເຊື່ອມສາຍຂະໜາດນ້ອຍ (ນ້ອຍ) ສຳລັບສາຍເສັ້ນຜ່າສູນກາງ <75µm ຕົວຢ່າງຂອງວົງຈອນເຊື່ອມດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ທົ່ວໄປສາມາດພົບໄດ້ທີ່ນີ້ສຳລັບສາຍຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ທີ່ນີ້ສຳລັບສາຍຂະໜາດໃຫຍ່. ການເຊື່ອມສາຍແບບລິ່ມດ້ວຍຄື້ນສຽງ ultrasonic ໃຊ້ເຄື່ອງມືເຊື່ອມສະເພາະ ຫຼື "ລິ່ມ", ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະສ້າງຈາກ Tungsten Carbide (ສຳລັບສາຍອາລູມິນຽມ) ຫຼື Titanium Carbide (ສຳລັບສາຍຄຳ) ຂຶ້ນກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຂະບວນການ ແລະ ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງສາຍ; ລິ່ມປາຍເຊລາມິກສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນກໍ່ມີໃຫ້ເຊັ່ນກັນ. ການເຊື່ອມສາຍແບບ Thermosonic:
ບ່ອນທີ່ຕ້ອງການຄວາມຮ້ອນເພີ່ມເຕີມ (ໂດຍປົກກະຕິສຳລັບສາຍທອງ, ມີການເຊື່ອມຕໍ່ໃນຊ່ວງ 100 – 250°C), ຂະບວນການນີ້ເອີ້ນວ່າການເຊື່ອມຕໍ່ສາຍ Thermosonic. ນີ້ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼາຍກວ່າລະບົບການບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນແບບດັ້ງເດີມ, ຍ້ອນວ່າຕ້ອງການອຸນຫະພູມການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຕ່ຳກວ່າຫຼາຍ (ການເຊື່ອມຕໍ່ Au ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງໄດ້ຖືກກ່າວເຖິງແລ້ວ ແຕ່ໃນທາງປະຕິບັດມັນບໍ່ໜ້າເຊື່ອຖືໄດ້ໂດຍບໍ່ມີຄວາມຮ້ອນເພີ່ມເຕີມ). ການເຊື່ອມຕໍ່ກັບລູກບານ Thermosonic:
ຮູບແບບອື່ນຂອງການຜູກມັດສາຍ Thermosonic ແມ່ນ Ball Bonding (ເບິ່ງວົງຈອນການຜູກມັດລູກບານຢູ່ທີ່ນີ້). ວິທີການນີ້ໃຊ້ເຄື່ອງມືການຜູກມັດ capillary ceramic ຫຼາຍກວ່າການອອກແບບ wedge ແບບດັ້ງເດີມເພື່ອລວມເອົາຄຸນນະພາບທີ່ດີທີ່ສຸດໃນທັງການບີບອັດຄວາມຮ້ອນ ແລະ ການຜູກມັດ ultrasonic ໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ເສຍ. ການສັ່ນສະເທືອນ Thermosonic ຮັບປະກັນວ່າອຸນຫະພູມຂອງອິນເຕີເຟດຍັງຄົງຕໍ່າ, ໃນຂະນະທີ່ການເຊື່ອມຕໍ່ຄັ້ງທຳອິດ, ການຜູກມັດລູກບານທີ່ຖືກບີບອັດດ້ວຍຄວາມຮ້ອນຊ່ວຍໃຫ້ສາຍ ແລະ ການຜູກມັດທີສອງຖືກວາງໄວ້ໃນທິດທາງໃດກໍໄດ້, ບໍ່ສອດຄ່ອງກັບການຜູກມັດທຳອິດ, ເຊິ່ງເປັນຂໍ້ຈຳກັດໃນການຜູກມັດສາຍ Ultrasonic. ສຳລັບການຜະລິດແບບອັດຕະໂນມັດ ແລະ ປະລິມານສູງ, ຕົວຜູກມັດລູກບານແມ່ນໄວກວ່າຕົວຜູກມັດ Ultrasonic / Thermosonic (Wedge) ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຮັດໃຫ້ການຜູກມັດລູກບານ Thermosonic ເປັນເທັກໂນໂລຢີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ໂດດເດັ່ນໃນຈຸລະພາກເອເລັກໂຕຣນິກໃນໄລຍະ 50+ ປີທີ່ຜ່ານມາ. ການຜູກມັດ Ribbon:
ການຜູກມັດແບບຣິບບອນ, ໂດຍນຳໃຊ້ເທບໂລຫະແບນ, ໄດ້ມີອິດທິພົນຫຼາຍໃນເອເລັກໂຕຣນິກ RF ແລະ ໄມໂຄເວຟເປັນເວລາຫຼາຍທົດສະວັດ (ຣິບບອນໃຫ້ການປັບປຸງທີ່ສຳຄັນໃນການສູນເສຍສັນຍານ [ຜົນກະທົບຂອງຜິວໜັງ] ເມື່ອທຽບກັບສາຍກົມແບບດັ້ງເດີມ). ຣິບບອນຄຳຂະໜາດນ້ອຍ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວມີຄວາມກວ້າງເຖິງ 75µm ແລະ ໜາ 25µm, ຖືກຜູກມັດຜ່ານຂະບວນການ Thermosonic ດ້ວຍເຄື່ອງມືຜູກມັດແບບລີ່ມໜ້າແບນຂະໜາດໃຫຍ່. ຣິບບອນອາລູມິນຽມທີ່ມີຄວາມກວ້າງເຖິງ 2,000µm ແລະ ໜາ 250µm ຍັງສາມາດຜູກມັດດ້ວຍຂະບວນການລີ່ມ Ultrasonic ໄດ້, ຍ້ອນວ່າຄວາມຕ້ອງການສຳລັບການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງວົງຕ່ຳ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນສູງໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນ.

ສາຍເຊື່ອມທອງແມ່ນຫຍັງ?

ການເຊື່ອມສາຍທອງຄຳແມ່ນຂະບວນການທີ່ສາຍທອງຄຳຖືກຕິດກັບສອງຈຸດໃນການປະກອບເພື່ອສ້າງການເຊື່ອມຕໍ່ ຫຼື ເສັ້ນທາງນຳໄຟຟ້າ. ຄວາມຮ້ອນ, ຄື້ນຄວາມຖີ່ສູງ, ແລະ ແຮງທັງໝົດແມ່ນໃຊ້ເພື່ອສ້າງຈຸດຕິດສຳລັບສາຍທອງຄຳ. ຂະບວນການສ້າງຈຸດຕິດເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການສ້າງລູກບານທອງຄຳຢູ່ປາຍເຄື່ອງມືເຊື່ອມສາຍ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ capillary. ລູກບານນີ້ຖືກກົດໃສ່ໜ້າຜິວການປະກອບທີ່ມີຄວາມຮ້ອນ ໃນຂະນະທີ່ໃຊ້ທັງປະລິມານແຮງສະເພາະການນຳໃຊ້ ແລະ ຄວາມຖີ່ 60kHz - 152kHz ຂອງການເຄື່ອນໄຫວດ້ວຍຄື້ນຄວາມຖີ່ສູງດ້ວຍເຄື່ອງມື. ເມື່ອການເຊື່ອມສາຍທຳອິດໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນແລ້ວ, ສາຍຈະຖືກຄວບຄຸມຢ່າງເຂັ້ມງວດເພື່ອສ້າງຮູບຮ່າງວົງແຫວນທີ່ເໝາະສົມສຳລັບຮູບຮ່າງຂອງການປະກອບ. ການເຊື່ອມສາຍທີສອງ, ເຊິ່ງມັກຈະເອີ້ນວ່າ stitch, ຫຼັງຈາກນັ້ນກໍ່ຖືກສ້າງຂຶ້ນເທິງໜ້າຜິວອື່ນໂດຍການກົດລົງດ້ວຍສາຍ ແລະ ໃຊ້ clamp ເພື່ອຈີກສາຍທີ່ການເຊື່ອມ.

ການເຊື່ອມສາຍທອງສະເໜີວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ພາຍໃນການຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ນຳໄຟຟ້າໄດ້ສູງ, ເກືອບຈະໃຫຍ່ກວ່າສາຍບາງຊະນິດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ສາຍທອງຍັງມີຄວາມທົນທານຕໍ່ການຜຸພັງສູງເມື່ອທຽບກັບວັດສະດຸສາຍອື່ນໆ ແລະ ອ່ອນກວ່າສາຍສ່ວນໃຫຍ່, ເຊິ່ງຈຳເປັນສຳລັບພື້ນຜິວທີ່ລະອຽດອ່ອນ.
ຂະບວນການດັ່ງກ່າວຍັງສາມາດແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງການປະກອບ. ດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວ, ລູກບານຄຳສາມາດວາງໄວ້ເທິງພື້ນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ທີສອງເພື່ອສ້າງທັງການຜູກມັດທີ່ແຂງແຮງກວ່າ ແລະ ການຜູກມັດທີ່ "ອ່ອນນຸ້ມກວ່າ" ເພື່ອປ້ອງກັນຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ພື້ນຜິວຂອງອົງປະກອບ. ດ້ວຍພື້ນທີ່ແຄບ, ລູກບານດຽວສາມາດໃຊ້ເປັນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນສຳລັບສອງການຜູກມັດ, ປະກອບເປັນການຜູກມັດຮູບຊົງ "V". ເມື່ອການຜູກມັດລວດຕ້ອງແຂງແຮງກວ່າ, ລູກບານສາມາດວາງໄວ້ເທິງຮອຍຕໍ່ເພື່ອສ້າງການຜູກມັດຄວາມປອດໄພ, ເພີ່ມຄວາມໝັ້ນຄົງ ແລະ ຄວາມແຂງແຮງຂອງລວດ. ການນຳໃຊ້ ແລະ ການປ່ຽນແປງທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍຢ່າງຕໍ່ການຜູກມັດລວດແມ່ນເກືອບບໍ່ມີຂອບເຂດ ແລະ ສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານການນຳໃຊ້ຊອບແວອັດຕະໂນມັດໃນລະບົບການຜູກມັດລວດຂອງ Palomar.