Risinājumi

STIPRINĀJUMS

ZINĀŠANU BĀZES FAKTU LAPA

Kas ir stiepļu savienošana?

Stiepļu savienošana ir metode, ar kuru neliela diametra mīksta metāla stieple tiek piestiprināta pie saderīgas metāla virsmas, neizmantojot lodmetālu, plūsmu un dažos gadījumos izmantojot siltumu virs 150 grādiem pēc Celsija. Mīkstie metāli ir zelts (Au), varš (Cu), sudrabs (Ag), alumīnijs (Al) un sakausējumi, piemēram, pallādijs-sudrabs (PdAg) un citi.

Izpratne par vadu savienošanas metodēm un procesiem mikroelektronikas montāžas lietojumos.
Ķīļveida savienošanas paņēmieni/procesi: lente, termozonas bumba un ultraskaņas ķīļa savienošana
Vadu savienošana ir veids, kā ražošanas laikā izveidot savstarpējus savienojumus starp integrālo shēmu (IC) vai līdzīgu pusvadītāju ierīci un tās paketi vai svina rāmi. To bieži izmanto arī tagad, lai nodrošinātu elektriskos savienojumus litija jonu akumulatoru komplektos. Vadu savienošana parasti tiek uzskatīta par visrentablāko un elastīgāko no pieejamajām mikroelektronisko starpsavienojumu tehnoloģijām, un to izmanto lielākajā daļā mūsdienās ražoto pusvadītāju komplektu. ir vairākas stiepļu savienošanas metodes, kas ietver: termokompresijas stieples savienošanu:
Termopresijas stiepļu savienošana (savienošanās ar iespējamām virsmām (parasti Au) kopā ar saspiešanas spēku ar augstu saskarnes temperatūru, kas parasti ir lielāka par 300 °C, lai izveidotu metinājumu) sākotnēji tika izstrādāta 1950. gados mikroelektronikas starpsavienojumiem, tomēr tas bija. 60. gados ātri aizstāja ar ultraskaņas un termozonas savienošanu kā dominējošo starpsavienojumu tehnoloģiju. Termokompresijas savienošana joprojām tiek izmantota nišas lietojumos, taču ražotāji to parasti izvairās, jo ir nepieciešama augsta (bieži kaitīga) saskarnes temperatūra, kas nepieciešama veiksmīgai savienošanai. Ultraskaņas ķīļstieples savienošana:
1960. gados Ultraskaņas ķīļstieņu savienošana kļuva par dominējošo starpsavienojumu metodiku. Augstas frekvences vibrācijas pielietošana (izmantojot rezonējošu devēju) savienošanas instrumentam ar vienlaicīgu saspiešanas spēku ļāva metināt alumīnija un zelta stieples istabas temperatūrā. Šī ultraskaņas vibrācija palīdz noņemt piesārņotājus (oksīdus, piemaisījumus utt.) no savienojošām virsmām savienošanas cikla sākumā un veicina starpmetālu augšanu, lai tālāk attīstītu un stiprinātu saiti. Tipiskās savienošanas frekvences ir 60–120 KHz. Ultraskaņas ķīļveida tehnikai ir divas galvenās procesa tehnoloģijas: Lielu (smago) stiepļu savienošana >100 µm diametrā Smalkās (mazās) stieples savienošanas vadiem ar diametru <75 µm. Tipisku ultraskaņas savienošanas ciklu piemērus var atrast šeit. smalkai stieplei un šeit lielajai stieplei.Ultraskaņas ķīļveida stieples savienošanai tiek izmantots īpašs savienošanas rīks vai “ķīlis”, kas parasti ir izgatavots no volframa karbīda (alumīnija stieplēm) vai titāna karbīda (zelta stieplei) atkarībā no procesa prasībām un stieples diametra; Ir pieejami arī ķīļi ar keramikas galiem dažādiem lietojumiem. Termozona stiepļu savienošana:
Ja ir nepieciešama papildu karsēšana (parasti zelta stieplei ar savienojuma saskarnēm diapazonā no 100 līdz 250°C), procesu sauc par termosonisko stiepļu savienošanu. Tam ir lielas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālo termokompresijas sistēmu, jo ir nepieciešama daudz zemāka saskarnes temperatūra (ir minēta Au saistīšana istabas temperatūrā, taču praksē tā nav uzticama bez papildu siltuma). Termosoniskā lodīšu līmēšana:
Vēl viens termosonic stiepļu savienošanas veids ir lodīšu savienošana (skatiet lodveida savienojuma ciklu šeit). Šī metodoloģija izmanto keramikas kapilāru savienošanas rīku, nevis tradicionālo ķīļu dizainu, lai bez trūkumiem apvienotu labākās gan termiskās kompresijas, gan ultraskaņas savienošanas īpašības. Termosoniskā vibrācija nodrošina, ka saskarnes temperatūra paliek zema, savukārt pirmais starpsavienojums, termiski saspiests lodveida savienojums, ļauj stiepli un sekundāro saiti novietot jebkurā virzienā, nevis vienā līnijā ar pirmo savienojumu, kas ir ierobežojums ultraskaņas stiepļu savienošanai . Automātiskajai liela apjoma ražošanai lodīšu līmēšanas ierīces ir ievērojami ātrākas nekā ultraskaņas/termozoniskās (ķīļveida) līmvielas, padarot termosonisko lodīšu savienošanu par dominējošo starpsavienojumu tehnoloģiju mikroelektronikā pēdējos 50+ gadus. Lentes savienošana:
Lentes savienošana, izmantojot plakanas metāla lentes, ir bijusi dominējošā RF un mikroviļņu elektronikā gadu desmitiem (lente nodrošina ievērojamu signāla zuduma [ādas efektu] uzlabojumu salīdzinājumā ar tradicionālo apaļo vadu). Mazas zelta lentes, kas parasti ir līdz 75 µm platas un 25 µm biezas, tiek savienotas, izmantojot Thermosonic procesu ar lielu plakanu virsmu ķīļveida savienošanas instrumentu. Alumīnija lentes, kuru platums ir līdz 2000 µm un biezums ir līdz 250 µm, var arī savienot ar ultraskaņas ķīļa procesu, kā ir pieaugusi prasība pēc zemākas cilpas, augsta blīvuma starpsavienojumiem.

Kas ir zelta savienošanas stieple?

Zelta stieples savienošana ir process, kurā zelta stieple tiek pievienota diviem mezgla punktiem, lai izveidotu starpsavienojumu vai elektriski vadošu ceļu. Siltums, ultraskaņa un spēks tiek izmantots, lai izveidotu zelta stieples piestiprināšanas punktus. Piestiprināšanas punkta izveides process sākas ar zelta bumbiņas veidošanos stieples savienojuma instrumenta, kapilāra, galā. Šī bumbiņa tiek nospiesta uz apsildāmās montāžas virsmas, vienlaikus pieliekot gan pielietojumam raksturīgu spēka daudzumu, gan ultraskaņas kustības frekvenci 60 kHz - 152 kHz. Kad būs izveidota pirmā savienošana, vads tiks manipulēts stingri kontrolētā veidā. veidā, lai izveidotu montāžas ģeometrijai atbilstošu cilpas formu. Otro savienojumu, ko bieži dēvē par dūrienu, pēc tam izveido uz otras virsmas, nospiežot ar stiepli un izmantojot skavu, lai saplēstu stiepli pie saites.

Zelta stiepļu savienošana piedāvā starpsavienojuma metodi iepakojumos, kas ir ļoti elektriski vadītspējīgi, gandrīz par kārtu lielāka nekā daži lodmetāli. Turklāt zelta stieplēm ir augsta oksidācijas tolerance salīdzinājumā ar citiem stiepļu materiāliem, un tās ir mīkstākas nekā vairums, kas ir būtiski jutīgām virsmām.
Process var atšķirties arī atkarībā no montāžas vajadzībām. Izmantojot jutīgus materiālus, uz otrās savienošanas vietas var novietot zelta bumbiņu, lai izveidotu gan stiprāku, gan “mīkstāku” saiti, lai novērstu detaļas virsmas bojājumus. Ar šaurām telpām vienu bumbiņu var izmantot kā sākumpunktu divām saitēm, veidojot “V” formas saiti. Ja stieples savienojumam ir jābūt izturīgākam, uz dūriena var novietot bumbiņu, lai izveidotu drošības saiti, palielinot stieples stabilitāti un izturību. Daudzas dažādas stiepļu savienošanas lietojumprogrammas un variācijas ir gandrīz neierobežotas, un tās var sasniegt, izmantojot Palomar stiepļu savienošanas sistēmu automatizēto programmatūru.