විසඳුම්

වයර් බන්ධනය

දැනුම පදනම් කරුණු පත්‍රිකාව

වයර් බන්ධනය යනු කුමක්ද?

වයර් බන්ධනය යනු පෑස්සුම්, ප්‍රවාහ භාවිතයෙන් තොරව සහ සමහර අවස්ථාවල සෙල්සියස් අංශක 150 ට වැඩි තාපයක් භාවිතයෙන් අනුකූල ලෝහ මතුපිටකට කුඩා විෂ්කම්භයකින් යුත් මෘදු ලෝහ වයර් සවි කරන ක්‍රමයයි. මෘදු ලෝහ අතරට රන් (Au), තඹ (Cu), රිදී (Ag), ඇලුමිනියම් (Al) සහ පැලේඩියම්-රිදී (PdAg) වැනි මිශ්‍ර ලෝහ සහ වෙනත් ඒවා ඇතුළත් වේ.

ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික එකලස් කිරීමේ යෙදුම් සඳහා වයර් බන්ධන ශිල්පීය ක්‍රම සහ ක්‍රියාවලීන් අවබෝධ කර ගැනීම.
කුඤ්ඤ බන්ධන ශිල්පීය ක්‍රම / ක්‍රියාවලි: ​​රිබන්, තාප ධ්වනි බෝලය සහ අතිධ්වනි කුඤ්ඤ බන්ධනය
වයර් බන්ධනය යනු නිෂ්පාදනය අතරතුර ඒකාබද්ධ පරිපථයක් (IC) හෝ ඒ හා සමාන අර්ධ සන්නායක උපාංගයක් සහ එහි පැකේජය හෝ ඊයම් රාමුව අතර අන්තර් සම්බන්ධතා ඇති කිරීමේ ක්‍රමයයි. ලිතියම්-අයන බැටරි ඇසුරුම් එකලස් කිරීම්වල විද්‍යුත් සම්බන්ධතා සැපයීම සඳහා ද එය වර්තමානයේ බහුලව භාවිතා වේ. වයර් බන්ධනය සාමාන්‍යයෙන් පවතින ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික අන්තර් සම්බන්ධතා තාක්ෂණයන්ගෙන් වඩාත්ම ලාභදායී සහ නම්‍යශීලී ලෙස සලකනු ලබන අතර අද නිෂ්පාදනය කරන ලද අර්ධ සන්නායක පැකේජ බහුතරයක භාවිතා වේ. වයර් බන්ධන ශිල්පීය ක්‍රම කිහිපයක් ඇත, ඒවාට ඇතුළත් වන්නේ: තාප සම්පීඩන වයර් බන්ධනය:
තාප-සම්පීඩන වයර් බන්ධනය (සාමාන්‍යයෙන් 300°C ට වඩා වැඩි ඉහළ අතුරුමුහුණත් උෂ්ණත්වයක් සහිත කලම්ප බලයක් යටතේ විය හැකි පෘෂ්ඨ (සාමාන්‍යයෙන් Au) එකට ඒකාබද්ධ කරමින් වෑල්ඩයක් නිපදවීම සඳහා) මුලින් 1950 ගණන්වල ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික අන්තර් සම්බන්ධතා සඳහා සංවර්ධනය කරන ලදී, කෙසේ වෙතත් මෙය 60 ගණන්වල ප්‍රමුඛ අන්තර් සම්බන්ධතා තාක්ෂණය ලෙස අතිධ්වනික සහ තාප ධ්වනි බන්ධනය මගින් ඉක්මනින් ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලදී. තාප-සම්පීඩන බන්ධනය අදටත් නිකේතන යෙදුම් සඳහා භාවිතා වේ, නමුත් සාර්ථක බන්ධනයක් ඇති කිරීම සඳහා අවශ්‍ය ඉහළ (බොහෝ විට හානිදායක) අතුරුමුහුණත් උෂ්ණත්වයන් නිසා නිෂ්පාදකයින් විසින් සාමාන්‍යයෙන් වළක්වා ඇත. අතිධ්වනි වෙජ් වයර් බන්ධනය:
1960 ගණන්වලදී අතිධ්වනික කුඤ්ඤ වයර් බන්ධනය ප්‍රමුඛ අන්තර් සම්බන්ධතා ක්‍රමවේදය බවට පත්විය. එකවර කලම්ප බලයක් සහිත බන්ධන මෙවලමට ඉහළ සංඛ්‍යාත කම්පනයක් (අනුනාද පරිවර්තකයක් හරහා) යෙදීමෙන්, කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ඇලුමිනියම් සහ රන් වයර් වෑල්ඩින් කිරීමට හැකි විය. මෙම අතිධ්වනික කම්පනය බන්ධන චක්‍රයේ ආරම්භයේ දී බන්ධන මතුපිටින් දූෂක (ඔක්සයිඩ, අපද්‍රව්‍ය ආදිය) ඉවත් කිරීමට සහ බන්ධනය තවදුරටත් වර්ධනය කර ශක්තිමත් කිරීම සඳහා අන්තර් ලෝහ වර්ධනය ප්‍රවර්ධනය කිරීමට උපකාරී වේ. බන්ධනය සඳහා සාමාන්‍ය සංඛ්‍යාත 60 – 120 KHz වේ. අතිධ්වනික කුඤ්ඤ තාක්ෂණයට ප්‍රධාන ක්‍රියාවලි තාක්ෂණයන් දෙකක් ඇත: 100µm විෂ්කම්භය වයර් සඳහා විශාල (බර) වයර් බන්ධනය <75µm විෂ්කම්භය වයර් සඳහා සියුම් (කුඩා) වයර් බන්ධනය සාමාන්‍ය අතිධ්වනික බන්ධන චක්‍ර සඳහා උදාහරණ සියුම් වයර් සඳහා මෙහි සහ විශාල වයර් සඳහා මෙහි සොයාගත හැකිය. අතිධ්වනික කුඤ්ඤ වයර් බන්ධනය විශේෂිත බන්ධන මෙවලමක් හෝ "කුඤ්ඤයක්" භාවිතා කරයි, සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියාවලි අවශ්‍යතා සහ වයර් විෂ්කම්භයන් මත පදනම්ව ටංස්ටන් කාබයිඩ් (ඇලුමිනියම් වයර් සඳහා) හෝ ටයිටේනියම් කාබයිඩ් (රන් වයර් සඳහා) වලින් සාදා ඇත; වෙනස් යෙදුම් සඳහා සෙරමික් ඉඟි කුඤ්ඤ ද ඇත. තාප ධ්වනි වයර් බන්ධනය:
අතිරේක උණුසුම අවශ්‍ය වන විට (සාමාන්‍යයෙන් රන් වයර් සඳහා, 100 – 250°C පරාසයක බන්ධන අතුරුමුහුණත් සහිත), මෙම ක්‍රියාවලිය තාප ධ්වනි වයර් බන්ධනය ලෙස හැඳින්වේ. සාම්ප්‍රදායික තාප සම්පීඩන පද්ධතියට වඩා මෙය විශාල වාසි ඇත, මන්ද බොහෝ අඩු අතුරු මුහුණත් උෂ්ණත්වයන් අවශ්‍ය වේ (කාමර උෂ්ණත්වයේ දී Au බන්ධනය සඳහන් කර ඇත, නමුත් ප්‍රායෝගිකව එය අතිරේක තාපයකින් තොරව විශ්වාස කළ නොහැකි ය). තාප ධ්වනි බෝල බන්ධනය:
තාප ධ්වනි වයර් බන්ධනයේ තවත් ආකාරයක් වන්නේ බෝල බන්ධනයයි (මෙහි බෝල බන්ධන චක්‍රය බලන්න). මෙම ක්‍රමවේදය මඟින් තාප සම්පීඩනය සහ අතිධ්වනි බන්ධනය යන දෙකෙහිම හොඳම ගුණාංග අඩුපාඩු නොමැතිව ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා සාම්ප්‍රදායික කුඤ්ඤ මෝස්තරවලට වඩා සෙරමික් කේශනාලිකා බන්ධන මෙවලමක් භාවිතා කරයි. තාප ධ්වනි කම්පනය අතුරුමුහුණත උෂ්ණත්වය අඩු මට්ටමක පවතින බව සහතික කරන අතර, පළමු අන්තර් සම්බන්ධතාවය, තාප සම්පීඩිත බෝල බන්ධනය මඟින් වයර් සහ ද්විතියික බන්ධනය ඕනෑම දිශාවකට තැබීමට ඉඩ සලසයි, පළමු බන්ධනයට අනුකූල නොවේ, එය අතිධ්වනි වයර් බන්ධනයේ සීමාවකි. ස්වයංක්‍රීය, ඉහළ පරිමාවක් සහිත නිෂ්පාදනය සඳහා, බෝල බන්ධක අල්ට්‍රාසොනික් / තාප ධ්වනි (කුඤ්ඤ) බන්ධකවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වේගවත් වන අතර, පසුගිය වසර 50+ තුළ ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේ ප්‍රමුඛ අන්තර් සම්බන්ධක තාක්ෂණය තාප ධ්වනි බෝල බන්ධනය බවට පත් කරයි. රිබන් බන්ධනය:
පැතලි ලෝහ පටි භාවිතා කරමින් රිබන් බන්ධනය දශක ගණනාවක් තිස්සේ RF සහ මයික්‍රෝවේව් ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල ප්‍රමුඛ වී ඇත (සාම්ප්‍රදායික වටකුරු වයර් හා සසඳන විට රිබන් සංඥා නැතිවීමේදී සැලකිය යුතු දියුණුවක් සපයයි [සමේ බලපෑම]). සාමාන්‍යයෙන් 75µm දක්වා පළල සහ 25µm ඝනකම ඇති කුඩා රන් රිබන්, විශාල පැතලි මුහුණැති කුඤ්ඤ බන්ධන මෙවලමක් සහිත තාප ධ්වනි ක්‍රියාවලියක් හරහා බන්ධනය කර ඇත. පහළ ලූප, ඉහළ ඝනත්ව අන්තර් සම්බන්ධතා සඳහා අවශ්‍යතාවය වැඩි වී ඇති බැවින්, 2,000µm පළල සහ 250µm ඝනකම දක්වා ඇලුමිනියම් රිබන් ද අල්ට්‍රාසොනික් කුඤ්ඤ ක්‍රියාවලියක් සමඟ බන්ධනය කළ හැකිය.

රන් බන්ධන වයරය යනු කුමක්ද?

රන් වයර් බන්ධනය යනු එකලස් කිරීමක ලක්ෂ්‍ය දෙකකට රන් වයර් සවි කර අන්තර් සම්බන්ධතාවයක් හෝ විද්‍යුත් සන්නායක මාර්ගයක් සෑදීමේ ක්‍රියාවලියයි. රන් වයර් සඳහා ඇමුණුම් ලක්ෂ්‍ය සෑදීම සඳහා තාපය, අතිධ්වනික විද්‍යාව සහ බලය යන සියල්ලම යොදා ගනී. ඇමුණුම් ලක්ෂ්‍යය නිර්මාණය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන්නේ වයර් බන්ධන මෙවලම වන කේශනාලිකාවේ කෙළවරේ රන් බෝලයක් සෑදීමෙනි. මෙම බෝලය රත් වූ එකලස් මතුපිට මත තද කර ඇති අතර මෙවලම සමඟ යෙදුමට නිශ්චිත බලයක් සහ 60kHz - 152kHz අතිධ්වනික චලිත සංඛ්‍යාතයක් යොදනු ලැබේ. පළමු බන්ධනය සෑදූ පසු, එකලස් කිරීමේ ජ්‍යාමිතිය සඳහා සුදුසු ලූප් හැඩය සෑදීම සඳහා වයරය තදින් පාලනය කරන ලද ආකාරයකින් හසුරුවනු ලැබේ. බොහෝ විට මැහුම් ලෙස හඳුන්වන දෙවන බන්ධනය, පසුව අනෙක් මතුපිට මත වයරය සමඟ පහළට එබීමෙන් සහ බන්ධනයේ වයරය ඉරා දැමීමට කලම්පයක් භාවිතා කිරීමෙන් සාදනු ලැබේ.

රන් වයර් බන්ධනය මඟින් පැකේජ තුළ අන්තර් සම්බන්ධතා ක්‍රමයක් ලබා දෙන අතර එය ඉතා විද්‍යුත් සන්නායක වන අතර සමහර පෑස්සුම් වලට වඩා විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලකට ආසන්න වේ. මීට අමතරව, රන් වයර් අනෙකුත් වයර් ද්‍රව්‍ය හා සසඳන විට ඉහළ ඔක්සිකරණ ඉවසීමක් ඇති අතර සංවේදී පෘෂ්ඨ සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන බොහෝ ඒවාට වඩා මෘදු වේ.
එකලස් කිරීමේ අවශ්‍යතා අනුව ක්‍රියාවලිය ද වෙනස් විය හැකිය. සංවේදී ද්‍රව්‍ය සමඟ, සංරචකයේ මතුපිටට හානි වීම වැළැක්වීම සඳහා ශක්තිමත් බන්ධනයක් සහ "මෘදු" බන්ධනයක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා දෙවන බන්ධන ප්‍රදේශය මත රන් බෝලයක් තැබිය හැකිය. තද අවකාශයන් සමඟ, "V" හැඩැති බන්ධනයක් සාදමින් බන්ධන දෙකක් සඳහා ආරම්භක ලක්ෂ්‍යයක් ලෙස තනි බෝලයක් භාවිතා කළ හැකිය. වයර් බන්ධනයක් වඩාත් ශක්තිමත් වීමට අවශ්‍ය වූ විට, ආරක්ෂිත බන්ධනයක් සෑදීම සඳහා බෝලයක් මැහුම් මත තැබිය හැකි අතර, වයරයේ ස්ථායිතාව සහ ශක්තිය වැඩි කරයි. වයර් බන්ධනය සඳහා බොහෝ වෙනස් යෙදුම් සහ වෙනස්කම් පාහේ අසීමිත වන අතර පැලෝමාර්ගේ වයර් බන්ධන පද්ධතිවල ස්වයංක්‍රීය මෘදුකාංග භාවිතා කිරීම හරහා එය සාක්ෂාත් කරගත හැකිය.