தீர்வுகள்

கம்பி பிணைப்பு

அறிவுத் தள உண்மைத் தாள்

வயர் பாண்டிங் என்றால் என்ன?

கம்பிப் பிணைப்பு என்பது, சிறிய விட்டமுள்ள ஒரு மென் உலோகக் கம்பியை, பற்றவைப்புப் பொருள் (solder), பாய்மம் (flux) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தாமலும், சில சமயங்களில் 150 டிகிரி செல்சியஸுக்கும் அதிகமான வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தியும், அதற்கேற்ற ஒரு உலோகப் பரப்பில் இணைக்கும் முறையாகும். மென் உலோகங்களில் தங்கம் (Au), தாமிரம் (Cu), வெள்ளி (Ag), அலுமினியம் (Al) மற்றும் பல்லேடியம்-வெள்ளி (PdAg) போன்ற கலப்புலோகங்களும் பிறவும் அடங்கும்.

நுண் மின்னணுவியல் ஒருங்கிணைப்புப் பயன்பாடுகளுக்கான கம்பிப் பிணைப்பு நுட்பங்கள் மற்றும் செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்.
வெட்ஜ் பாண்டிங் நுட்பங்கள் / செயல்முறைகள்: ரிப்பன், தெர்மோசோனிக் பால் மற்றும் அல்ட்ராசோனிக் வெட்ஜ் பாண்ட்
வயர் பாண்டிங் என்பது, ஒரு ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்று (IC) அல்லது அதுபோன்ற குறைக்கடத்திச் சாதனத்திற்கும், அதன் பேக்கேஜ் அல்லது லீட்ஃபிரேமிற்கும் இடையே உற்பத்தியின் போது இணைப்புகளை உருவாக்கும் ஒரு முறையாகும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரி பேக் அசெம்பிளிகளில் மின் இணைப்புகளை வழங்குவதற்கும் இது தற்போது பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கிடைக்கக்கூடிய மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் இன்டர்கனெக்ட் தொழில்நுட்பங்களில், வயர் பாண்டிங் பொதுவாக மிகவும் செலவு குறைந்ததாகவும் நெகிழ்வானதாகவும் கருதப்படுகிறது, மேலும் இன்று உற்பத்தி செய்யப்படும் பெரும்பாலான குறைக்கடத்தி பேக்கேஜ்களில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. வயர் பாண்டிங்கில் பல நுட்பங்கள் உள்ளன, அவற்றுள் அடங்குபவை: தெர்மோ-கம்ப்ரஷன் வயர் பாண்டிங்:
வெப்ப அழுத்தக் கம்பிப் பிணைப்பு (ஒரு பற்றவைப்பை உருவாக்குவதற்காக, பொதுவாக 300°C-க்கு அதிகமான உயர் இடைமுக வெப்பநிலையில், இரண்டு ஒத்த மேற்பரப்புகளை (பொதுவாக தங்கம்) ஒரு இறுக்கும் விசையின் கீழ் ஒன்றாக இணைப்பது), ஆரம்பத்தில் 1950-களில் நுண்மின்னணுவியல் இடை இணைப்புகளுக்காக உருவாக்கப்பட்டது. இருப்பினும், 60-களில் இது மீயொலி மற்றும் வெப்பஒலிப் பிணைப்பால் ஆதிக்கம் செலுத்தும் இடை இணைப்புத் தொழில்நுட்பமாக விரைவாக மாற்றப்பட்டது. வெப்ப அழுத்தப் பிணைப்பு இன்றும் குறிப்பிட்ட சில பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்பாட்டில் உள்ளது, ஆனால் ஒரு வெற்றிகரமான பிணைப்பை உருவாக்கத் தேவைப்படும் உயர் (பெரும்பாலும் சேதப்படுத்தும்) இடைமுக வெப்பநிலைகள் காரணமாக உற்பத்தியாளர்களால் பொதுவாகத் தவிர்க்கப்படுகிறது. மீயொலி ஆப்பு வடிவக் கம்பிப் பிணைப்பு:
1960-களில், மீயொலி ஆப்பு வடிவக் கம்பிப் பிணைப்பு (Ultrasonic wedge wire bonding) முதன்மையான இணைப்பு முறையாக உருவெடுத்தது. ஒரு அதிர்வுறும் மின்மாற்றி (resonating transducer) வழியாக, பிணைப்புக் கருவியின் மீது உயர் அதிர்வெண் அதிர்வைப் பிரயோகித்து, அதனுடன் ஒரே நேரத்தில் இறுக்கும் விசையையும் செலுத்துவதன் மூலம், அலுமினியம் மற்றும் தங்கக் கம்பிகளை அறை வெப்பநிலையில் பற்றவைக்க முடிந்தது. இந்த மீயொலி அதிர்வானது, பிணைப்புச் சுழற்சியின் தொடக்கத்தில் பிணைப்புப் பரப்புகளில் இருந்து மாசுகளை (ஆக்சைடுகள், அசுத்தங்கள் போன்றவை) அகற்றவும், பிணைப்பை மேலும் மேம்படுத்தி வலுப்படுத்த உலோகங்களுக்கிடையேயான வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கவும் உதவுகிறது. பிணைப்பிற்கான வழக்கமான அதிர்வெண்கள் 60 – 120 KHz ஆகும். மீயொலி ஆப்பு நுட்பம் இரண்டு முக்கிய செயல்முறை தொழில்நுட்பங்களைக் கொண்டுள்ளது: >100µm விட்டம் கொண்ட கம்பிகளுக்கான பெரிய (கனமான) கம்பிப் பிணைப்பு, <75µm விட்டம் கொண்ட கம்பிகளுக்கான மெல்லிய (சிறிய) கம்பிப் பிணைப்பு. வழக்கமான மீயொலி பிணைப்பு சுழற்சிகளின் எடுத்துக்காட்டுகளை மெல்லிய கம்பிக்கு இங்கேயும், பெரிய கம்பிக்கு இங்கேயும் காணலாம். மீயொலி ஆப்பு கம்பிப் பிணைப்பானது, செயல்முறைத் தேவைகள் மற்றும் கம்பி விட்டங்களைப் பொறுத்து, பொதுவாக டங்ஸ்டன் கார்பைடு (அலுமினியக் கம்பிக்கு) அல்லது டைட்டானியம் கார்பைடு (தங்கக் கம்பிக்கு) ஆகியவற்றால் செய்யப்பட்ட ஒரு குறிப்பிட்ட பிணைப்புக் கருவி அல்லது "ஆப்பு"-ஐப் பயன்படுத்துகிறது; தனித்துவமான பயன்பாடுகளுக்கு பீங்கான் முனை கொண்ட ஆப்புகளும் கிடைக்கின்றன. வெப்பஒலி கம்பிப் பிணைப்பு:
கூடுதல் வெப்பமூட்டல் தேவைப்படும் இடங்களில் (பொதுவாக தங்கக் கம்பிகளுக்கு, 100 – 250°C வரம்பில் பிணைப்பு இடைமுகங்களுடன்), அந்தச் செயல்முறை தெர்மோசோனிக் வயர் பாண்டிங் என்று அழைக்கப்படுகிறது. பாரம்பரிய தெர்மோ-கம்ப்ரஷன் முறையை விட இது பெரும் நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் மிகக் குறைந்த இடைமுக வெப்பநிலையே தேவைப்படுகிறது (அறை வெப்பநிலையில் Au பிணைப்பு குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது, ஆனால் நடைமுறையில் கூடுதல் வெப்பம் இல்லாமல் அது நம்பகத்தன்மையற்றது). தெர்மோசோனிக் பால் பாண்டிங்:
தெர்மோசோனிக் வயர் பாண்டிங்கின் மற்றொரு வடிவம் பால் பாண்டிங் ஆகும் (பால் பாண்ட் சுழற்சியை இங்கே காண்க). இந்த வழிமுறையானது, பாரம்பரிய வெட்ஜ் வடிவமைப்புகளுக்குப் பதிலாக செராமிக் நுண்குழாய் பிணைப்புக் கருவியைப் பயன்படுத்தி, வெப்ப-அழுத்தம் மற்றும் மீயொலி பிணைப்பு ஆகிய இரண்டின் சிறந்த குணங்களையும் அவற்றின் குறைபாடுகள் இல்லாமல் ஒருங்கிணைக்கிறது. தெர்மோசோனிக் அதிர்வு இடைமுக வெப்பநிலை குறைவாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது, அதே நேரத்தில் முதல் இன்டர்கனெக்டான, வெப்பத்தால் அழுத்தப்பட்ட பால் பாண்ட், வயரையும் இரண்டாம் நிலை பிணைப்பையும் முதல் பிணைப்புடன் நேர்க்கோட்டில் அல்லாமல், எந்தத் திசையிலும் வைக்க அனுமதிக்கிறது. இது மீயொலி வயர் பாண்டிங்கில் உள்ள ஒரு வரம்பாகும். தானியங்கி, அதிக அளவிலான உற்பத்திக்கு, பால் பாண்டர்கள் மீயொலி / தெர்மோசோனிக் (வெட்ஜ்) பாண்டர்களை விட கணிசமாக வேகமானவை, இது கடந்த 50 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸில் தெர்மோசோனிக் பால் பாண்டிங்கை ஆதிக்கம் செலுத்தும் இன்டர்கனெக்ட் தொழில்நுட்பமாக ஆக்குகிறது. ரிப்பன் பாண்டிங்:
தட்டையான உலோக நாடாக்களைப் பயன்படுத்தும் ரிப்பன் பிணைப்பு முறையானது, பல தசாப்தங்களாக RF மற்றும் மைக்ரோவேவ் மின்னணுவியலில் ஆதிக்கம் செலுத்தி வருகிறது (பாரம்பரிய வட்டக் கம்பியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ரிப்பன் சமிக்ஞை இழப்பில் [ஸ்கின் எஃபெக்ட்] ஒரு குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தை வழங்குகிறது). பொதுவாக 75µm அகலம் மற்றும் 25µm தடிமன் வரையிலான சிறிய தங்க ரிப்பன்கள், ஒரு பெரிய தட்டையான முகப்பு கொண்ட ஆப்புப் பிணைப்புக் கருவியைக் கொண்டு தெர்மோசோனிக் செயல்முறை மூலம் பிணைக்கப்படுகின்றன. குறைந்த சுற்று, அதிக அடர்த்தி கொண்ட இணைப்புகளுக்கான தேவை அதிகரித்துள்ளதால், 2,000µm அகலம் மற்றும் 250µm தடிமன் வரையிலான அலுமினிய ரிப்பன்களையும் அல்ட்ராசோனிக் ஆப்புச் செயல்முறை மூலம் பிணைக்க முடியும்.

தங்கப் பிணைப்புக் கம்பி என்றால் என்ன?

தங்கக் கம்பிப் பிணைப்பு என்பது, ஒரு அமைப்பில் உள்ள இரண்டு புள்ளிகளில் தங்கக் கம்பியை இணைத்து, ஒரு இடை இணைப்பு அல்லது மின்சாரத்தைக் கடத்தும் பாதையை உருவாக்கும் ஒரு செயல்முறையாகும். தங்கக் கம்பிக்கான இணைப்புப் புள்ளிகளை உருவாக்க, வெப்பம், மீயொலி மற்றும் விசை ஆகிய அனைத்தும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இணைப்புப் புள்ளியை உருவாக்கும் செயல்முறையானது, கம்பிப் பிணைப்புக் கருவியான நுண்குழாயின் நுனியில் ஒரு தங்கப் பந்தை உருவாக்குவதில் தொடங்குகிறது. இந்தக் கருவியைப் பயன்படுத்தி, குறிப்பிட்ட அளவு விசையையும் 60kHz - 152kHz அதிர்வெண் கொண்ட மீயொலி இயக்கத்தையும் செலுத்தி, இந்தப் பந்து சூடாக்கப்பட்ட அமைப்பின் மேற்பரப்பில் அழுத்தப்படுகிறது. முதல் பிணைப்பு உருவாக்கப்பட்டவுடன், அமைப்பின் வடிவவியலுக்கு ஏற்ற வளைய வடிவத்தை உருவாக்க, கம்பி மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் கையாளப்படும். பின்னர், 'தையல்' என்று அடிக்கடி குறிப்பிடப்படும் இரண்டாவது பிணைப்பு, கம்பியைக் கொண்டு கீழே அழுத்தி, ஒரு பிடிப்பானைப் பயன்படுத்தி பிணைப்புப் புள்ளியில் கம்பியைக் கிழிப்பதன் மூலம் மறுபுறத்தில் உருவாக்கப்படுகிறது.

தங்கக் கம்பிப் பிணைப்பு, சில பற்றவைப்புப் பொருட்களை விட கிட்டத்தட்ட பத்து மடங்கு அதிக மின் கடத்துத்திறன் கொண்ட ஒரு இணைப்பு முறையை மின்தொகுப்புகளுக்குள் வழங்குகிறது. மேலும், மற்ற கம்பிப் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது தங்கக் கம்பிகள் அதிக ஆக்சிஜனேற்றத் தாங்குதிறனைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் பெரும்பாலானவற்றை விட மென்மையாகவும் இருக்கின்றன, இது உணர்திறன் மிக்க பரப்புகளுக்கு அவசியமானதாகும்.
அசெம்பிளியின் தேவைகளைப் பொறுத்து இந்த செயல்முறையும் மாறுபடலாம். உணர்திறன் மிக்க பொருட்களில், ஒரு வலுவான பிணைப்பை உருவாக்குவதற்கும், பாகத்தின் மேற்பரப்புக்கு சேதம் ஏற்படுவதைத் தடுப்பதற்காக ஒரு "மென்மையான" பிணைப்பை உருவாக்குவதற்கும், இரண்டாவது பிணைப்புப் பகுதியில் ஒரு தங்கப் பந்தை வைக்கலாம். குறுகிய இடங்களில், இரண்டு பிணைப்புகளுக்கு ஒரு தொடக்கப் புள்ளியாக ஒற்றைப் பந்தைப் பயன்படுத்தி, ஒரு "V" வடிவப் பிணைப்பை உருவாக்கலாம். ஒரு கம்பிப் பிணைப்பு மிகவும் உறுதியாக இருக்க வேண்டியிருக்கும் போது, ​​கம்பியின் நிலைத்தன்மையையும் வலிமையையும் அதிகரிக்க, ஒரு பாதுகாப்புப் பிணைப்பை உருவாக்குவதற்காக, ஒரு தையலின் மீது ஒரு பந்தை வைக்கலாம். கம்பிப் பிணைப்பின் பலவிதமான பயன்பாடுகளும் மாறுபாடுகளும் கிட்டத்தட்ட எல்லையற்றவை, மேலும் பாலோமாரின் கம்பிப் பிணைப்பு அமைப்புகளில் உள்ள தானியங்கி மென்பொருளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இவற்றை அடைய முடியும்.