Sprendimai

Vielos sujungimas

ŽINIŲ BAZĖS FAKTAI

Kas yra vielos sujungimas?

Vielos suvirinimas – tai metodas, kai mažo skersmens minkšto metalo viela pritvirtinama prie suderinamo metalinio paviršiaus nenaudojant litavimo, fliuso, o kai kuriais atvejais – aukštesnėje nei 150 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Minkšti metalai yra auksas (Au), varis (Cu), sidabras (Ag), aliuminis (Al) ir lydiniai, tokie kaip paladis-sidabras (PdAg) ir kiti.

Mikroelektronikos surinkimo programų laidų sujungimo metodų ir procesų supratimas.
Pleišto klijavimo būdai / procesai: juostelės, termosoninis rutulys ir ultragarsinis pleišto klijavimas
Vielos sujungimas – tai integrinių grandynų (IC) ar panašių puslaidininkinių įtaisų ir jų korpuso arba išvadų rėmo sujungimo gamybos būdas. Jis taip pat dažnai naudojamas elektros jungtims ličio jonų akumuliatorių blokuose užtikrinti. Vielos sujungimas paprastai laikomas ekonomiškiausia ir lanksčiausia iš prieinamų mikroelektroninių sujungimo technologijų ir naudojamas daugumoje šiandien gaminamų puslaidininkių korpusų. Yra keletas vielos sujungimo būdų, įskaitant: Termokompresinį vielos sujungimą:
Terminio suspaudimo vielos sujungimas (sujungimas su tikėtinais paviršiais (dažniausiai Au) veikiant prispaudimo jėgai ir aukštai sąsajos temperatūrai, paprastai aukštesnei nei 300 °C, siekiant sukurti suvirinimo siūlę) iš pradžių buvo sukurtas šeštajame dešimtmetyje mikroelektronikos sujungimams, tačiau septintajame dešimtmetyje jį greitai pakeitė ultragarsinis ir termogarsinis sujungimas kaip dominuojanti sujungimo technologija. Terminio suspaudimo sujungimas vis dar naudojamas nišinėms reikmėms, tačiau gamintojai jo paprastai vengia dėl aukštos (dažnai žalingos) sąsajos temperatūros, reikalingos sėkmingam sujungimui. Ultragarsinis pleišto formos vielos sujungimas:
Septintajame dešimtmetyje ultragarsinis pleišto formos vielos sujungimas tapo dominuojančia sujungimo metodika. Aukšto dažnio vibracijos (per rezonansinį keitiklį) taikymas sujungimo įrankiui su vienalaikė prispaudimo jėga leido suvirinti aliuminio ir aukso vielas kambario temperatūroje. Ši ultragarsinė vibracija padeda pašalinti teršalus (oksidus, priemaišas ir kt.) nuo sujungimo paviršių sujungimo ciklo pradžioje ir skatina tarpmetalinių junginių augimą, kad būtų toliau plėtojamas ir stiprinamas sujungimas. Tipiniai sujungimo dažniai yra 60–120 kHz. Ultragarsinis pleišto formos vielos sujungimas turi dvi pagrindines proceso technologijas: didelių (sunkių) vielų sujungimas >100 µm skersmens laidams; smulkių (mažų) vielų sujungimas <75 µm skersmens laidams. Tipinių ultragarsinio sujungimo ciklų pavyzdžius smulkiai vielai galite rasti čia, o didelei vielai – čia. Ultragarsiniam pleišto formos vielos sujungimui naudojamas specialus sujungimo įrankis arba „pleištas“, paprastai pagamintas iš volframo karbido (aliuminio vielai) arba titano karbido (aukso vielai), priklausomai nuo proceso reikalavimų ir vielos skersmenų; Taip pat siūlomi keraminiai pleištai įvairiems tikslams. Termogarsinis vielos sujungimas:
Kai reikalingas papildomas kaitinimas (paprastai aukso vielai, kurios sąsajos temperatūra yra 100–250 °C), šis procesas vadinamas termosoniniu vielos sujungimu. Tai turi didelių pranašumų, palyginti su tradicine termokompresijos sistema, nes reikalinga daug žemesnė sąsajos temperatūra (jau minėtas Au sujungimas kambario temperatūroje, tačiau praktiškai be papildomo kaitinimo jis yra nepatikimas). Termosoninis rutulinis sujungimas:
Kita termosoninio laidų sujungimo forma yra rutulinis sujungimas (rutulinio sujungimo ciklą žr. čia). Ši metodika naudoja keraminį kapiliarinį sujungimo įrankį, o ne tradicines pleišto konstrukcijas, kad būtų sujungtos geriausios termosuspaudimo ir ultragarsinio sujungimo savybės be trūkumų. Termosoninė vibracija užtikrina, kad sąsajos temperatūra išliktų žema, o pirmoji jungtis, termiškai suspausta rutulinė jungtis, leidžia laidą ir antrinę jungtį išdėstyti bet kuria kryptimi, o ne vienoje linijoje su pirmąja jungtimi, o tai yra ultragarsinio laidų sujungimo apribojimas. Automatinėje, didelio masto gamyboje rutuliniai sujungimo įrenginiai yra žymiai greitesni nei ultragarsiniai / termosoniniai (pleišto) sujungimo įrenginiai, todėl termosoninis rutulinis sujungimas yra dominuojanti mikroelektronikos sujungimo technologija pastaruosius daugiau nei 50 metų. Juostinis sujungimas:
Juostų klijavimas naudojant plokščias metalines juostas jau dešimtmečius yra dominuojantis RF ir mikrobangų elektronikoje (juostos žymiai sumažina signalo praradimą [apvalkalo efektą], palyginti su tradicine apvalia viela). Mažos auksinės juostelės, paprastai iki 75 µm pločio ir 25 µm storio, klijuojamos termosoniniu procesu, naudojant didelį plokščią pleišto formos klijavimo įrankį. Aliuminio juostelės, kurių plotis iki 2000 µm, o storis iki 250 µm, taip pat gali būti klijuojamos ultragarsiniu pleišto formos procesu, nes išaugo žemesnės kilpos, didelio tankio jungčių poreikis.

Kas yra aukso rišimo viela?

Auksinės vielos sujungimas – tai procesas, kurio metu auksinė viela pritvirtinama prie dviejų mazgo taškų, kad būtų suformuotas sujungimas arba elektrai laidus kelias. Auksinės vielos tvirtinimo taškams suformuoti naudojama šiluma, ultragarsas ir jėga. Tvirtinimo taško sukūrimo procesas prasideda nuo auksinio rutuliuko suformavimo vielos sujungimo įrankio, kapiliaro, gale. Šis rutuliukas spaudžiamas ant įkaitinto mazgo paviršiaus, įrankiu taikant tiek pritaikymui būdingą jėgą, tiek 60 kHz–152 kHz ultragarsinį judesį. Sukūrus pirmąją jungtį, viela bus griežtai kontroliuojamai valdoma, kad būtų suformuota tinkama kilpos forma, atitinkanti mazgo geometriją. Antroji jungtis, dažnai vadinama dygsniu, tada suformuojama kitame paviršiuje, prispaudžiant viela ir naudojant spaustuką, kad viela būtų nuplėšta ties jungtimi.

Auksinių vielų sujungimas siūlo sujungimo būdą pakuotėse, kuris yra labai laidus elektrai, beveik eilės didesnio laidumo nei kai kurie lydmetaliai. Be to, auksinės vielos pasižymi didele oksidacijos tolerancija, palyginti su kitomis vielų medžiagomis, ir yra minkštesnės nei dauguma kitų, o tai labai svarbu jautriems paviršiams.
Procesas taip pat gali skirtis priklausomai nuo surinkimo poreikių. Su jautriomis medžiagomis ant antrosios sujungimo vietos galima uždėti auksinį rutuliuką, kad būtų sukurtas ir tvirtesnis, ir „minkštesnis“ sujungimas, siekiant nepažeisti komponento paviršiaus. Esant ankštoms erdvėms, vienas rutuliukas gali būti naudojamas kaip dviejų sujungimų atspirties taškas, suformuojant „V“ formos sujungimą. Kai vielinis sujungimas turi būti tvirtesnis, ant siūlės galima uždėti rutuliuką, kad būtų sukurtas saugus sujungimas, padidinant vielos stabilumą ir stiprumą. Įvairios vielinio sujungimo pritaikymo galimybės ir variacijos yra beveik neribotos ir jas galima pasiekti naudojant automatizuotą „Palomar“ vielinio sujungimo sistemų programinę įrangą.