Шешімдер

СЫМДАРДЫ БАЙЛАУ

БІЛІМ БАЗАСЫНЫҢ ФАКТІЛЕР ПАРАҒЫ

Сымды байланыстыру дегеніміз не?

Сымдарды байланыстыру - бұл кішкентай диаметрлі жұмсақ металл сымның ұзындығын дәнекерлеуді, флюсті пайдаланбай және кейбір жағдайларда 150 градус Цельсийден жоғары температураны пайдаланып үйлесімді металл бетіне бекіту әдісі. Жұмсақ металдарға алтын (Au), мыс (Cu), күміс (Ag), алюминий (Al) және палладий-күміс (PdAg) және басқа да қорытпалар жатады.

Микроэлектрониканы құрастыру қолданбаларына арналған сымдарды байланыстыру әдістері мен процестерін түсіну.
Сыналы байланыстыру әдістері/процестері: таспа, термодыбыстық шар және ультрадыбыстық сыналы байланыстыру
Сымдарды байланыстыру - өндіріс кезінде интегралдық микросхема (ИК) немесе ұқсас жартылай өткізгіш құрылғы мен оның қаптамасы немесе қорғасын рамасы арасында өзара байланыс орнату әдісі. Ол қазіргі уақытта литий-ионды батарея жинағында электрлік қосылыстарды қамтамасыз ету үшін де кеңінен қолданылады. Сымдарды байланыстыру, әдетте, қолжетімді микроэлектрондық өзара байланыс технологияларының ішіндегі ең тиімді және икемді болып саналады және бүгінде шығарылатын жартылай өткізгіш қаптамалардың көпшілігінде қолданылады. Сымдарды байланыстырудың бірнеше әдістері бар, олар мыналарды қамтиды: Термо-сығымдау Сымдарды байланыстыру:
Термокомпрессиялық сымдарды байланыстыру (дәнекерлеу үшін әдетте 300°C-тан жоғары жоғары интерфейс температурасымен қысу күшімен ықтимал беттерге (әдетте Au) біріктіру) бастапқыда 1950 жылдары микроэлектроника өзара байланыстары үшін жасалған, бірақ бұл 60-жылдары басым өзара байланыс технологиясы ретінде ультрадыбыстық және термодыбыстық байланыстырумен тез ауыстырылды. Термодыкомпрессиялық байланыстыру бүгінгі таңда әлі де тар мақсаттарда қолданылады, бірақ сәтті байланыстыру үшін қажетті жоғары (көбінесе зиянды) интерфейс температурасына байланысты өндірушілер әдетте одан бас тартады. Ультрадыбыстық сыналы сымдарды байланыстыру:
1960 жылдары ультрадыбыстық сына сымдарын байланыстыру өзара байланыстыру әдіснамасының басымдылығына айналды. Байланыстыру құралына бір мезгілде қысу күшімен жоғары жиілікті тербелісті (резонанстық түрлендіргіш арқылы) қолдану алюминий және алтын сымдарын бөлме температурасында дәнекерлеуге мүмкіндік берді. Бұл ультрадыбыстық діріл байланыстыру циклінің басында байланыстыру беттерінен ластаушы заттарды (оксидтер, қоспалар және т.б.) кетіруге және байланысты одан әрі дамыту және нығайту үшін металдар аралық өсуді ынталандыруға көмектеседі. Байланыстырудың типтік жиіліктері 60 – 120 кГц. Ультрадыбыстық сына техникасында екі негізгі процесс технологиясы бар: >100 мкм диаметрлі сымдар үшін үлкен (ауыр) сымдарды байланыстыру <75 мкм диаметрлі сымдар үшін ұсақ (кіші) сымдарды байланыстыру Әдеттегі ультрадыбыстық байланыстыру циклдерінің мысалдарын ұсақ сым үшін осы жерден және үлкен сым үшін осы жерден табуға болады. Ультрадыбыстық сына сымдарын байланыстыруда процестің талаптары мен сым диаметрлеріне байланысты вольфрам карбидінен (алюминий сым үшін) немесе титан карбидінен (алтын сым үшін) жасалған арнайы байланыстыру құралы немесе «сына» қолданылады; Әртүрлі қолданбаларға арналған керамикалық ұшты сыналар да қолжетімді. Термосоникалық сымдарды байланыстыру:
Қосымша қыздыру қажет болған жағдайда (әдетте 100 – 250°C аралығындағы байланыс интерфейстері бар алтын сым үшін), бұл процесс термодыбыстық сым байланысы деп аталады. Бұл дәстүрлі термосығымдау жүйесіне қарағанда үлкен артықшылықтарға ие, себебі интерфейс температурасы әлдеқайда төмен (бөлме температурасында Au байланысы туралы айтылған, бірақ іс жүзінде қосымша жылусыз бұл сенімсіз). Термодыбыстық шар байланысы:
Термосоникалық сымдарды байланыстырудың тағы бір түрі - шарлы байланыстыру (шарлы байланыстыру циклін осы жерден қараңыз). Бұл әдістеме термокомпрессия мен ультрадыбыстық байланыстың ең жақсы қасиеттерін кемшіліктерсіз біріктіру үшін дәстүрлі сына конструкцияларының үстіне керамикалық капиллярлық байланыстыру құралын пайдаланады. Термосоникалық діріл интерфейс температурасының төмен болуын қамтамасыз етеді, ал бірінші өзара байланыс, термиялық сығылған шарлы байланыстырушы сым мен екіншілік байланыстың бірінші байланысқа сәйкес емес, кез келген бағытта орналасуына мүмкіндік береді, бұл ультрадыбыстық сымдарды байланыстырудағы шектеу болып табылады. Автоматты, жоғары көлемді өндіріс үшін шарлы байланыстырушылар ультрадыбыстық/термосоникалық (сыналы) байланыстырушыларға қарағанда айтарлықтай жылдам, бұл термосоникалық шарлы байланыстыруды соңғы 50+ жыл ішінде микроэлектроникадағы басым өзара байланыс технологиясына айналдырады. Таспалы байланыстыру:
Жалпақ металл таспаларды пайдаланатын таспа байланысы ондаған жылдар бойы РФ және микротолқынды электроникада басым болды (таспа дәстүрлі дөңгелек сыммен салыстырғанда сигналдың жоғалуын [тері әсерін] айтарлықтай жақсартады). Әдетте ені 75 мкм-ге дейін және қалыңдығы 25 мкм-ге дейінгі кішкентай алтын таспалар үлкен жалпақ бетті сына байланысы құралымен термосоникалық процесс арқылы байланысады. Ені 2000 мкм-ге дейін және қалыңдығы 250 мкм-ге дейінгі алюминий таспаларды ультрадыбыстық сына процесімен де байланыстыруға болады, себебі төменгі ілмек, жоғары тығыздықты өзара байланыстарға қажеттілік артты.

Алтын байланыстырушы сым дегеніміз не?

Алтын сыммен байланыстыру - бұл алтын сымның құрастырмадағы екі нүктеге қосылып, өзара байланыс немесе электр өткізгіш жол жасау процесі. Алтын сымның бекіту нүктелерін қалыптастыру үшін жылу, ультрадыбыстық сәулелер және күш қолданылады. Бекіту нүктесін жасау процесі сыммен байланыстыру құралының, капиллярдың ұшында алтын шардың пайда болуынан басталады. Бұл шар қыздырылған құрастырма бетіне басылады, сонымен бірге қолдануға арналған күш мөлшері де, құралмен 60 кГц - 152 кГц ультрадыбыстық қозғалыс жиілігі де қолданылады. Бірінші байланыс жасалғаннан кейін, құрастырманың геометриясына сәйкес ілмек пішінін қалыптастыру үшін сым қатаң бақыланатын түрде басқарылады. Екінші байланыс, көбінесе тігіс деп аталады, содан кейін екінші бетінде сыммен басып, қысқышты пайдаланып, сымды байланыстырушы жерден үзу арқылы жасалады.

Алтын сымдарды байланыстыру кейбір дәнекерлеу материалдарына қарағанда дерлік үлкен электр өткізгіштігі жоғары қаптамалар ішіндегі өзара байланыс әдісін ұсынады. Сонымен қатар, алтын сымдардың басқа сым материалдарымен салыстырғанда тотығуға төзімділігі жоғары және көпшілігіне қарағанда жұмсақ, бұл сезімтал беттер үшін өте маңызды.
Процесс құрастыру қажеттіліктеріне байланысты өзгеруі мүмкін. Сезімтал материалдармен екінші байланыстыру аймағына алтын шарды қоюға болады, бұл компоненттің бетіне зақым келтірмеу үшін берік және «жұмсақ» байланысты жасайды. Тығыз кеңістіктерде бір шарды екі байланыстың бастапқы нүктесі ретінде пайдалануға болады, бұл «V» пішінді байланысты құрайды. Сым байланысы берік болуы керек болған кезде, сымның тұрақтылығы мен беріктігін арттыру үшін қауіпсіздік байланысын қалыптастыру үшін тігістің үстіне шарды қоюға болады. Сым байланысының көптеген әртүрлі қолданылуы мен вариациялары шексіз дерлік және Palomar сым байланыс жүйелеріндегі автоматтандырылған бағдарламалық жасақтаманы пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.