Рашэнні

Злучэнне дроту

ІНФАРМАЦЫЙНЫ ЛІСТ БАЗЫ ВЕДАЎ

Што такое злучэнне дроту?

Злучэнне дротам — гэта метад, з дапамогай якога адрэзак мяккага металічнага дроту невялікага дыяметра мацуецца да сумяшчальнай металічнай паверхні без выкарыстання прыпою, флюсу, а ў некаторых выпадках і з выкарыстаннем цяпла вышэй за 150 градусаў Цэльсія. Да мяккіх металаў адносяцца золата (Au), медзь (Cu), срэбра (Ag), алюміній (Al) і такія сплавы, як паладый-срэбра (PdAg) і іншыя.

Разуменне метадаў і працэсаў злучэння правадоў для зборкі мікраэлектронікі.
Тэхналогіі / працэсы клінавага злучэння: стужка, тэрмагукавы шарык і ультрагукавое клінавае злучэнне
Злучэнне правадоў — гэта метад стварэння злучэнняў паміж інтэгральнай схемай (ІС) або падобнай паўправадніковай прыладай і яе корпусам або вывадным каркасам падчас вытворчасці. Ён таксама шырока выкарыстоўваецца ў цяперашні час для забеспячэння электрычных злучэнняў у зборках літый-іённых акумулятараў. Злучэнне правадоў звычайна лічыцца найбольш эканамічна эфектыўнай і гнуткай з даступных мікраэлектронных тэхналогій злучэння і выкарыстоўваецца ў большасці паўправадніковых корпусаў, якія вырабляюцца сёння. Існуе некалькі метадаў злучэння правадоў, у тым ліку: тэрмакампрэсійнае злучэнне правадоў:
Тэрмакампрэсійнае злучэнне правадоў (злучэнне з верагоднымі паверхнямі (звычайна Au) пад уздзеяннем сілы прыціску з высокімі тэмпературамі на мяжы злучэння, звычайна вышэй за 300°C, для стварэння зварнога шва) было першапачаткова распрацавана ў 1950-х гадах для мікраэлектронных злучэнняў, аднак у 60-х гадах яно было хутка заменена ультрагукавым і тэрмагукавым злучэннем у якасці дамінуючай тэхналогіі злучэнняў. Тэрмакампрэсійнае злучэнне да гэтага часу выкарыстоўваецца для нішавых ужыванняў, але вытворцы звычайна пазбягаюць яго з-за высокіх (часта пашкоджвальных) тэмператур на мяжы злучэння, неабходных для паспяховага злучэння. Ультрагукавое клінаватае злучэнне правадоў:
У 1960-х гадах ультрагукавое клінавае злучэнне стала дамінуючай метадалогіяй міжзлучэння. Прымяненне высокачастотнай вібрацыі (праз рэзанансны пераўтваральнік) да злучальнага інструмента з адначасовай сілай заціску дазволіла зварваць алюмініевыя і залатыя дроты пры пакаёвай тэмпературы. Гэтая ультрагукавая вібрацыя дапамагае выдаліць забруджванні (аксіды, прымешкі і г.д.) з паверхняў, якія злучаюцца, у пачатку цыклу злучэння і спрыяе росту інтэрметалідаў для далейшага развіцця і ўмацавання сувязі. Тыповыя частоты для злучэння складаюць 60–120 кГц. Тэхніка ультрагукавога кліну мае дзве асноўныя тэхналогіі працэсу: злучэнне вялікіх (цяжкіх) дротаў для правадоў дыяметрам >100 мкм; злучэнне тонкіх (малых) дротаў для правадоў дыяметрам <75 мкм. Прыклады тыповых цыклаў ультрагукавога злучэння можна знайсці тут для тонкага дроту і тут для вялікага дроту. Ультрагукавое клінавае злучэнне выкарыстоўвае спецыяльны злучальны інструмент або «клін», звычайна выраблены з карбіду вальфраму (для алюмініевага дроту) або карбіду тытана (для залатога дроту) у залежнасці ад патрабаванняў працэсу і дыяметра дроту; Таксама даступныя кліны з керамічным наканечнікам для розных ужыванняў. Тэрмагукавое злучэнне правадоў:
Там, дзе патрабуецца дадатковы нагрэў (як правіла, для залатога дроту, з тэмпературамі паверхняў злучэння ў дыяпазоне 100–250 °C), працэс называецца тэрмагукавым злучэннем дроту. Гэта мае вялікія перавагі ў параўнанні з традыцыйнай сістэмай тэрмакампрэсіі, бо патрабуецца значна больш нізкая тэмпература паверхні злучэння (згадвалася злучэнне Au пры пакаёвай тэмпературы, але на практыцы яно ненадзейнае без дадатковага нагрэву). Тэрмагукавое шарыкавае злучэнне:
Яшчэ адна форма тэрмагукавога злучэння правадоў - гэта шарыкавае злучэнне (цыкл шарыкавага злучэння глядзіце тут). Гэтая методыка выкарыстоўвае керамічны капілярны інструмент для злучэння замест традыцыйных клінавых канструкцый, каб спалучаць найлепшыя якасці як тэрмакампрэсійнага, так і ультрагукавога злучэння без недахопаў. Тэрмагукавая вібрацыя забяспечвае нізкую тэмпературу інтэрфейсу, у той час як першае злучэнне, тэрмасціснутае шарыкавае злучэнне, дазваляе размяшчаць провад і другаснае злучэнне ў любым кірунку, не адна на адной з першым злучэннем, што з'яўляецца абмежаваннем пры ультрагукавым злучэнні правадоў. Для аўтаматычнай вытворчасці вялікіх аб'ёмаў шарыкавыя злучэнні значна хутчэйшыя, чым ультрагукавыя/тэрмагукавыя (клінавыя), што робіць тэрмагукавае шарыкавае злучэнне дамінуючай тэхналогіяй злучэнняў у мікраэлектроніцы на працягу апошніх 50+ гадоў. Стужачнае злучэнне:
Стужкавае злучэнне з выкарыстаннем плоскіх металічных стужак дамінуе ў радыёчастотнай і мікрахвалевай электроніцы на працягу дзесяцігоддзяў (стужка забяспечвае значнае паляпшэнне страт сігналу [скін-эфект] у параўнанні з традыцыйным круглым провадам). Невялікія залатыя стужкі, звычайна шырынёй да 75 мкм і таўшчынёй 25 мкм, злучаюцца з дапамогай тэрмагукавога працэсу з дапамогай вялікага плоскага клінавага інструмента для злучэння. Алюмініевыя стужкі шырынёй да 2000 мкм і таўшчынёй 250 мкм таксама можна злучаць з дапамогай ультрагукавога клінавага працэсу, паколькі патрэба ў міжзлучэннях з меншай колькасцю пятлі і высокай шчыльнасцю павялічылася.

Што такое залаты злучальны дрот?

Злучэнне залатым дротам — гэта працэс, пры якім залаты дрот мацуецца да двух кропак у зборцы, утвараючы злучэнне або электраправодны шлях. Для фарміравання кропак мацавання залатога дроту выкарыстоўваюцца цяпло, ультрагук і сіла. Працэс стварэння кропкі мацавання пачынаецца з фарміравання залатога шарыка на кончыку інструмента для злучэння дротам — капіляра. Гэты шарык прыціскаецца да нагрэтай паверхні зборкі, пры гэтым прыкладаецца як сіла, характэрная для канкрэтнага прымянення, так і ультрагукавы рух з частатой 60–152 кГц з дапамогай інструмента. Пасля таго, як першы стык створаны, дрот будзе маніпуляваць строга кантраляваным чынам, каб сфармаваць адпаведную форму пятлі для геаметрыі зборкі. Другі стык, які часта называюць шыўком, затым фарміруецца на іншай паверхні шляхам націскання дротам і выкарыстання заціску для разрыву дроту ў месцы злучэння.

Залатыя дроты прапануюць метад злучэння ўнутры корпусаў з высокай электраправоднасцю, амаль на парадак вышэйшай, чым некаторыя прыпоі. Акрамя таго, залатыя дроты маюць высокую ўстойлівасць да акіслення ў параўнанні з іншымі матэрыяламі для дротаў і мякчэйшыя за большасць, што вельмі важна для адчувальных паверхняў.
Працэс таксама можа адрознівацца ў залежнасці ад патрэб зборкі. У выпадку адчувальных матэрыялаў залаты шарык можна змясціць на другую зону злучэння, каб стварыць як больш трывалую сувязь, так і больш «мяккую» сувязь, каб прадухіліць пашкоджанне паверхні кампанента. У цесных прасторах адзін шарык можна выкарыстоўваць у якасці адпраўной кропкі для двух злучэнняў, утвараючы V-вобразную сувязь. Калі дротавае злучэнне павінна быць больш трывалым, шарык можна змясціць зверху шва, каб стварыць надзейную сувязь, павялічваючы стабільнасць і трываласць дроту. Шматлікія розныя прымяненні і варыяцыі злучэння дроту практычна бязмежныя і могуць быць дасягнуты дзякуючы выкарыстанню аўтаматызаванага праграмнага забеспячэння ў сістэмах злучэння дроту Palomar.