പരിഹാരങ്ങൾ

വയർ ബോണ്ടിംഗ്

നോളജ് ബേസ് ഫാക്റ്റ് ഷീറ്റ്

എന്താണ് വയർ ബോണ്ടിംഗ്?

വയർ ബോണ്ടിംഗ് എന്നത് സോൾഡർ, ഫ്ലക്സ് എന്നിവ ഉപയോഗിക്കാതെ, ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ 150 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപം ഉപയോഗിക്കാതെ, ചെറിയ വ്യാസമുള്ള സോഫ്റ്റ് മെറ്റൽ വയർ ഒരു അനുയോജ്യമായ ലോഹ പ്രതലത്തിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്ന രീതിയാണ്. മൃദുവായ ലോഹങ്ങളിൽ സ്വർണ്ണം (Au), ചെമ്പ് (Cu), വെള്ളി (Ag), അലുമിനിയം (Al) എന്നിവയും പല്ലാഡിയം-സിൽവർ (PdAg) തുടങ്ങിയ ലോഹസങ്കരങ്ങളും ഉൾപ്പെടുന്നു.

മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ് അസംബ്ലി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായുള്ള വയർ ബോണ്ടിംഗ് ടെക്നിക്കുകളും പ്രക്രിയകളും മനസ്സിലാക്കുക.
വെഡ്ജ് ബോണ്ടിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ / പ്രക്രിയകൾ: റിബൺ, തെർമോസോണിക് ബോൾ & അൾട്രാസോണിക് വെഡ്ജ് ബോണ്ട്
നിർമ്മാണ വേളയിൽ ഒരു ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് (ഐസി) അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ അർദ്ധചാലക ഉപകരണവും അതിൻ്റെ പാക്കേജ് അല്ലെങ്കിൽ ലീഡ്ഫ്രെയിമും തമ്മിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന രീതിയാണ് വയർ ബോണ്ടിംഗ്. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി പാക്ക് അസംബ്ലികളിൽ ഇലക്ട്രിക്കൽ കണക്ഷനുകൾ നൽകുന്നതിനും ഇത് ഇപ്പോൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലഭ്യമായ മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഇൻ്റർകണക്‌ട് സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ വയർ ബോണ്ടിംഗ് പൊതുവെ ഏറ്റവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതുമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, മാത്രമല്ല ഇന്ന് നിർമ്മിക്കുന്ന ഭൂരിഭാഗം അർദ്ധചാലക പാക്കേജുകളിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിരവധി വയർ ബോണ്ടിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: തെർമോ-കംപ്രഷൻ വയർ ബോണ്ടിംഗ്:
തെർമോ-കംപ്രഷൻ വയർ ബോണ്ടിംഗ് (സാധ്യതയുള്ള പ്രതലങ്ങളുമായി (സാധാരണയായി Au) സംയോജിപ്പിച്ച് ഉയർന്ന ഇൻ്റർഫേസ് താപനിലയുള്ള ഒരു ക്ലാമ്പിംഗ് ഫോഴ്‌സിന് കീഴിൽ, സാധാരണയായി 300 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കൂടുതലാണ്, ഒരു വെൽഡ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്), തുടക്കത്തിൽ മൈക്രോ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സ് ഇൻ്റർകണക്റ്റുകൾക്കായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്, എന്നിരുന്നാലും ഇത് 60-കളിൽ പ്രബലമായ ഇൻ്റർകണക്ട് സാങ്കേതികവിദ്യയായി അൾട്രാസോണിക് & തെർമോസോണിക് ബോണ്ടിംഗ് വേഗത്തിൽ മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചു. തെർമോ-കംപ്രഷൻ ബോണ്ടിംഗ് ഇന്നും നിച്ച് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഉപയോഗത്തിലുണ്ട്, എന്നാൽ വിജയകരമായ ഒരു ബോണ്ട് ഉണ്ടാക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഉയർന്ന (പലപ്പോഴും കേടുവരുത്തുന്ന) ഇൻ്റർഫേസ് താപനില കാരണം നിർമ്മാതാക്കൾ സാധാരണയായി ഒഴിവാക്കുന്നു. Ultrasonic Wedge Wire Bonding
1960-കളിൽ അൾട്രാസോണിക് വെഡ്ജ് വയർ ബോണ്ടിംഗ് പ്രധാന ഇൻ്റർകണക്റ്റ് രീതിശാസ്ത്രമായി മാറി. ഒരേസമയം ക്ലാമ്പിംഗ് ഫോഴ്‌സ് ഉപയോഗിച്ച് ബോണ്ടിംഗ് ടൂളിലേക്ക് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി വൈബ്രേഷൻ (റെസൊണേറ്റിംഗ് ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസർ വഴി) പ്രയോഗിക്കുന്നത്, അലൂമിനിയം, ഗോൾഡ് വയറുകൾ ഊഷ്മാവിൽ വെൽഡ് ചെയ്യാൻ അനുവദിച്ചു. ഈ അൾട്രാസോണിക് വൈബ്രേഷൻ ബോണ്ടിംഗ് സൈക്കിളിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ ബോണ്ടിംഗ് പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്ന് മലിനീകരണം (ഓക്സൈഡുകൾ, മാലിന്യങ്ങൾ മുതലായവ) നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും ബോണ്ട് കൂടുതൽ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനും ശക്തിപ്പെടുത്തുന്നതിനും ഇൻ്റർമെറ്റാലിക് വളർച്ചയെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു. ബോണ്ടിംഗിനുള്ള സാധാരണ ആവൃത്തികൾ 60 - 120 KHz ആണ്. അൾട്രാസോണിക് വെഡ്ജ് ടെക്നിക്കിന് രണ്ട് പ്രധാന പ്രോസസ്സ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുണ്ട്: > 100µm വ്യാസമുള്ള വയറുകൾക്കുള്ള വലിയ (കനത്ത) വയർ ബോണ്ടിംഗ് <75µm വ്യാസമുള്ള വയർ ബോണ്ടിംഗ് ഫൈൻ (ചെറിയ) വയർ ബോണ്ടിംഗ് സാധാരണ അൾട്രാ സൈക്കിളിൻ്റെ ഉദാഹരണങ്ങൾ ഇവിടെ കാണാം. ഫൈൻ വയറിനും ഇവിടെ വലിയ വയറിനും. അൾട്രാസോണിക് വെഡ്ജ് വയർ ബോണ്ടിംഗ് ഒരു പ്രത്യേക ബോണ്ടിംഗ് ടൂൾ അല്ലെങ്കിൽ "വെഡ്ജ്" ഉപയോഗിക്കുന്നു, സാധാരണയായി ടങ്സ്റ്റൺ കാർബൈഡ് (അലൂമിനിയം വയറിന്) അല്ലെങ്കിൽ ടൈറ്റാനിയം കാർബൈഡ് (സ്വർണ്ണ വയറിന്) എന്നിവയിൽ നിന്ന് നിർമ്മിക്കുന്നത് പ്രോസസ്സ് ആവശ്യകതകളും വയർ വ്യാസവും അനുസരിച്ച്; വ്യത്യസ്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി സെറാമിക് ടിപ്പുള്ള വെഡ്ജുകളും ലഭ്യമാണ്. തെർമോസോണിക് വയർ ബോണ്ടിംഗ്:
സപ്ലിമെൻ്ററി ഹീറ്റിംഗ് ആവശ്യമുള്ളിടത്ത് (സാധാരണയായി ഗോൾഡ് വയറിന്, 100 - 250 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് പരിധിയിൽ ബോണ്ടിംഗ് ഇൻ്റർഫേസുകളോട് കൂടി), ഈ പ്രക്രിയയെ തെർമോസോണിക് വയർ ബോണ്ടിംഗ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത തെർമോ-കംപ്രഷൻ സിസ്റ്റത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ഇതിന് വലിയ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, കാരണം വളരെ കുറഞ്ഞ ഇൻ്റർഫേസ് താപനില ആവശ്യമാണ് (ഊഷ്മാവിൽ Au ബോണ്ടിംഗ് പരാമർശിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും അധിക ചൂട് ഇല്ലാതെ ഇത് വിശ്വസനീയമല്ല) തെർമോസോണിക് ബോൾ ബോണ്ടിംഗ്:
തെർമോസോണിക് വയർ ബോണ്ടിംഗിൻ്റെ മറ്റൊരു രൂപമാണ് ബോൾ ബോണ്ടിംഗ് (ബോൾ ബോണ്ട് സൈക്കിൾ ഇവിടെ കാണുക). പോരായ്മകളില്ലാതെ തെർമോ കംപ്രഷൻ, അൾട്രാസോണിക് ബോണ്ടിംഗ് എന്നിവയിൽ മികച്ച ഗുണങ്ങൾ സംയോജിപ്പിക്കാൻ ഈ രീതി പരമ്പരാഗത വെഡ്ജ് ഡിസൈനുകളിൽ ഒരു സെറാമിക് കാപ്പിലറി ബോണ്ടിംഗ് ടൂൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. തെർമോസോണിക് വൈബ്രേഷൻ ഇൻ്റർഫേസ് താപനില കുറവാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു, അതേസമയം ആദ്യത്തെ ഇൻ്റർകണക്റ്റ്, തെർമലി-കംപ്രസ് ചെയ്ത ബോൾ ബോണ്ട് വയർ, സെക്കണ്ടറി ബോണ്ട് എന്നിവ ഏത് ദിശയിലും സ്ഥാപിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ആദ്യ ബോണ്ടുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല, ഇത് അൾട്രാസോണിക് വയർ ബോണ്ടിംഗിലെ ഒരു തടസ്സമാണ്. . ഓട്ടോമാറ്റിക്, ഉയർന്ന വോളിയം നിർമ്മാണത്തിന്, ബോൾ ബോണ്ടറുകൾ അൾട്രാസോണിക് / തെർമോസോണിക് (വെഡ്ജ്) ബോണ്ടറുകളേക്കാൾ വളരെ വേഗതയുള്ളതാണ്, ഇത് കഴിഞ്ഞ 50 വർഷമായി മൈക്രോ ഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിലെ ഇൻ്റർകണക്‌ട് സാങ്കേതികവിദ്യയായി തെർമോസോണിക് ബോൾ ബോണ്ടിംഗിനെ മാറ്റുന്നു. റിബൺ ബോണ്ടിംഗ്:
ഫ്ലാറ്റ് മെറ്റാലിക് ടേപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള റിബൺ ബോണ്ടിംഗ് പതിറ്റാണ്ടുകളായി RF, മൈക്രോവേവ് ഇലക്ട്രോണിക്സ് എന്നിവയിൽ പ്രബലമാണ് (സിഗ്നൽ നഷ്ടത്തിൽ [സ്കിൻ ഇഫക്റ്റ്] പരമ്പരാഗത റൗണ്ട് വയറിനെതിരെ റിബൺ ഗണ്യമായ പുരോഗതി നൽകുന്നു). സാധാരണയായി 75µm വരെ വീതിയും 25µm കനവുമുള്ള ചെറിയ സ്വർണ്ണ റിബണുകൾ ഒരു വലിയ പരന്ന മുഖമുള്ള വെഡ്ജ് ബോണ്ടിംഗ് ടൂൾ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു തെർമോസോണിക് പ്രക്രിയ വഴി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. 2,000µm വരെ വീതിയും 250µm കനവുമുള്ള അലുമിനിയം റിബണുകൾ അൾട്രാസോണിക് വെഡ്ജ് പോലെ ബോണ്ട് ചെയ്യാവുന്നതാണ്. ലോവർ ലൂപ്പ്, ഹൈ ഡെൻസിറ്റി ഇൻ്റർകണക്‌റ്റുകളുടെ ആവശ്യകത വർദ്ധിച്ചു.

എന്താണ് സ്വർണ്ണ ബോണ്ടിംഗ് വയർ?

ഒരു അസംബ്ലിയിലെ രണ്ട് പോയിൻ്റുകളിൽ സ്വർണ്ണ വയർ ഘടിപ്പിച്ച് ഒരു പരസ്പര ബന്ധമോ വൈദ്യുതചാലക പാതയോ ഉണ്ടാക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഗോൾഡ് വയർ ബോണ്ടിംഗ്. ഹീറ്റ്, അൾട്രാസോണിക്സ്, ഫോഴ്‌സ് എന്നിവയെല്ലാം സ്വർണ്ണ വയറിനുള്ള അറ്റാച്ച്‌മെൻ്റ് പോയിൻ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അറ്റാച്ച്‌മെൻ്റ് പോയിൻ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുന്നത് വയർ ബോണ്ട് ഉപകരണമായ കാപ്പിലറിയുടെ അഗ്രത്തിൽ ഒരു സ്വർണ്ണ പന്ത് രൂപപ്പെടുന്നതോടെയാണ്. ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ച് 60kHz - 152kHz അൾട്രാസോണിക് ചലനത്തിൻ്റെ ആവൃത്തിയും 60kHz - 152kHz ആവൃത്തിയും പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ ചൂടായ അസംബ്ലി പ്രതലത്തിൽ ഈ പന്ത് അമർത്തുന്നു. ആദ്യത്തെ ബോണ്ട് നിർമ്മിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, വയർ കർശനമായി നിയന്ത്രിതമായി കൈകാര്യം ചെയ്യും. അസംബ്ലിയുടെ ജ്യാമിതിക്ക് അനുയോജ്യമായ ലൂപ്പ് ആകൃതി രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള രീതി. രണ്ടാമത്തെ ബോണ്ട്, പലപ്പോഴും തുന്നൽ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു, പിന്നീട് വയർ ഉപയോഗിച്ച് താഴേക്ക് അമർത്തി, ബോണ്ടിലെ വയർ കീറാൻ ഒരു ക്ലാമ്പ് ഉപയോഗിച്ച് മറ്റ് ഉപരിതലത്തിൽ രൂപം കൊള്ളുന്നു.

ഗോൾഡ് വയർ ബോണ്ടിംഗ് പാക്കേജുകൾക്കുള്ളിൽ ഒരു ഇൻ്റർകണക്ഷൻ രീതി വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, അത് ഉയർന്ന വൈദ്യുത ചാലകതയാണ്, ചില സോൾഡറുകളേക്കാൾ വലിയ അളവിലുള്ള ഒരു ക്രമം. കൂടാതെ, മറ്റ് വയർ മെറ്റീരിയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സ്വർണ്ണ വയറുകൾക്ക് ഉയർന്ന ഓക്സിഡേഷൻ സഹിഷ്ണുതയുണ്ട്, കൂടാതെ മിക്കതിനേക്കാൾ മൃദുവുമാണ്, ഇത് സെൻസിറ്റീവ് പ്രതലങ്ങൾക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്.
അസംബ്ലിയുടെ ആവശ്യങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് പ്രക്രിയയും വ്യത്യാസപ്പെടാം. സെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച്, ഘടകത്തിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിന് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുന്നത് തടയുന്നതിന് ശക്തമായ ബോണ്ടും "മൃദു" ബോണ്ടും സൃഷ്ടിക്കാൻ രണ്ടാമത്തെ ബോണ്ടിംഗ് ഏരിയയിൽ ഒരു സ്വർണ്ണ പന്ത് സ്ഥാപിക്കാം. ഇറുകിയ ഇടങ്ങളിൽ, ഒരു "വി" ആകൃതിയിലുള്ള ബോണ്ട് രൂപപ്പെടുത്തുന്ന രണ്ട് ബോണ്ടുകളുടെ ആരംഭ പോയിൻ്റായി ഒരു പന്ത് ഉപയോഗിക്കാം. ഒരു വയർ ബോണ്ട് കൂടുതൽ കരുത്തുറ്റതായിരിക്കുമ്പോൾ, ഒരു സുരക്ഷാ ബോണ്ട് രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഒരു തുന്നലിൻ്റെ മുകളിൽ ഒരു പന്ത് സ്ഥാപിക്കാം, ഇത് വയറിൻ്റെ സ്ഥിരതയും ശക്തിയും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. പല വ്യത്യസ്‌ത ആപ്ലിക്കേഷനുകളും വയർ ബോണ്ടിംഗിൻ്റെ വ്യതിയാനങ്ങളും ഏതാണ്ട് പരിധിയില്ലാത്തതാണ്, കൂടാതെ പലോമറിൻ്റെ വയർ ബോണ്ട് സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ഓട്ടോമേറ്റഡ് സോഫ്‌റ്റ്‌വെയർ ഉപയോഗത്തിലൂടെ നേടാനാകും.