ដំណោះស្រាយ

ការភ្ជាប់ខ្សែ

ក្រដាសព័ត៌មានមូលដ្ឋានចំណេះដឹង

តើការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាអ្វី?

ការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាវិធីសាស្រ្តដែលប្រវែងនៃខ្សែលោហៈទន់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតូចត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងផ្ទៃលោហធាតុដែលត្រូវគ្នាដោយមិនប្រើ solder, flux និងក្នុងករណីខ្លះដោយប្រើកំដៅលើសពី 150 អង្សាសេ។ លោហធាតុទន់រួមមានមាស (Au), ទង់ដែង (Cu), ប្រាក់ (Ag), អាលុយមីញ៉ូម (Al) និងយ៉ាន់ស្ព័រដូចជា Palladium-Silver (PdAg) និងផ្សេងៗទៀត។

ស្វែងយល់ពីបច្ចេកទេស និងដំណើរការនៃការភ្ជាប់ខ្សែសម្រាប់កម្មវិធីដំឡើងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកខ្នាតតូច។
បច្ចេកទេស/ដំណើរការនៃចំណងក្រូចឆ្មារ៖ ខ្សែបូ គ្រាប់បាល់កំដៅ និងសញ្ញាប័ណ្ណក្រូចឆ្មារ Ultrasonic
ការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាវិធីសាស្រ្តនៃការធ្វើឱ្យមានទំនាក់ទំនងគ្នាទៅវិញទៅមករវាងសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា (IC) ឬឧបករណ៍ semiconductor ស្រដៀងគ្នានិងកញ្ចប់របស់វាឬ leadframe កំឡុងពេលផលិត។ វាត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅផងដែរឥឡូវនេះដើម្បីផ្តល់នូវការតភ្ជាប់អគ្គិសនីនៅក្នុងកញ្ចប់ថ្ម Lithium-ion។ ការភ្ជាប់ខ្សែត្រូវបានចាត់ទុកថាជាបច្ចេកវិទ្យាដែលមានប្រសិទ្ធភាពបំផុត និងអាចបត់បែនបាននៃបច្ចេកវិទ្យាភ្ជាប់មីក្រូអេឡិចត្រូនិចដែលមាន ហើយត្រូវបានគេប្រើនៅក្នុងកញ្ចប់ semiconductor ភាគច្រើនដែលផលិតនៅថ្ងៃនេះ។ គឺជាបច្ចេកទេសភ្ជាប់ខ្សែជាច្រើន ដែលរួមមាន: Thermo-Compression Wire Bonding:
ការភ្ជាប់ខ្សែកំដៅដោយបង្ហាប់ (រួមបញ្ចូលគ្នាទៅនឹងផ្ទៃដែលទំនង (ជាធម្មតា Au) រួមគ្នាក្រោមកម្លាំងគៀបជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ខ្ពស់ ជាធម្មតាលើសពី 300 ° C ដើម្បីផលិត weld) ត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1950 សម្រាប់ការតភ្ជាប់រវាងមីក្រូអេឡិចត្រូនិច ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នេះគឺ ត្រូវបានជំនួសយ៉ាងឆាប់រហ័សដោយការភ្ជាប់ Ultrasonic & Thermosonic នៅក្នុងទសវត្សរ៍ទី 60 ដែលជាបច្ចេកវិទ្យាទំនាក់ទំនងអន្តរដែលលេចធ្លោ។ ការភ្ជាប់ Thermo-compression នៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់កម្មវិធីពិសេសនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ប៉ុន្តែជាទូទៅត្រូវបានជៀសវាងដោយក្រុមហ៊ុនផលិត ដោយសារតែសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់ខ្ពស់ (ជាញឹកញាប់ធ្វើឱ្យខូច) ដែលត្រូវការ ដើម្បីបង្កើតចំណងជោគជ័យ។ Ultrasonic Wedge Wire Bonding៖
នៅឆ្នាំ 1960 ការភ្ជាប់ខ្សែក្រូចឆ្មារ Ultrasonic បានក្លាយជាវិធីសាស្រ្តទំនាក់ទំនងអន្តរកម្មដ៏លេចធ្លោ។ ការអនុវត្តរំញ័រប្រេកង់ខ្ពស់ (តាមរយៈឧបករណ៍បំលែងសំឡេង) ទៅនឹងឧបករណ៍ភ្ជាប់ជាមួយនឹងកម្លាំងតោងក្នុងពេលដំណាលគ្នា អនុញ្ញាតឱ្យខ្សែអាលុយមីញ៉ូម និងមាសត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ រំញ័រ Ultrasonic នេះជួយក្នុងការយកចេញនូវភាពកខ្វក់ (អុកស៊ីដ ភាពមិនបរិសុទ្ធ។ ប្រេកង់ធម្មតាសម្រាប់ការផ្សារភ្ជាប់គឺ 60 - 120 KHz.បច្ចេកទេសក្រូចឆ្មារ ultrasonic មានបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការសំខាន់ពីរ៖ ការភ្ជាប់ខ្សែធំ (ធ្ងន់) សម្រាប់ខ្សែលួសអង្កត់ផ្ចិត > 100µm ការភ្ជាប់ខ្សែភ្លើងល្អ (តូច) សម្រាប់ខ្សភ្លើងអង្កត់ផ្ចិត <75µm ឧទាហរណ៍នៃវដ្តនៃការភ្ជាប់ Ultrasonic ធម្មតាអាចរកបាននៅទីនេះ សម្រាប់លួសល្អ ហើយនៅទីនេះសម្រាប់ខ្សែធំ។ ការភ្ជាប់ខ្សែក្រូចឆ្មារ Ultrasonic ប្រើឧបករណ៍ភ្ជាប់ជាក់លាក់ ឬ "ក្រូចឆ្មារ" ជាធម្មតាត្រូវបានសាងសង់ពី Tungsten Carbide (សម្រាប់ខ្សែអាលុយមីញ៉ូម) ឬ Titanium Carbide (សម្រាប់ខ្សែមាស) អាស្រ័យលើតម្រូវការដំណើរការ និងអង្កត់ផ្ចិតខ្សែ។ ក្រូចឆ្មារដែលធ្វើពីសេរ៉ាមិចសម្រាប់កម្មវិធីផ្សេងៗគ្នាក៏មានផងដែរ។ Thermosonic Wire Bonding៖
កន្លែងដែលត្រូវកំដៅបន្ថែម (ជាធម្មតាសម្រាប់ខ្សែមាស ដែលមានចំណុចប្រទាក់ភ្ជាប់ក្នុងចន្លោះ 100 - 250 អង្សាសេ) ដំណើរការនេះត្រូវបានគេហៅថាការភ្ជាប់ខ្សែ Thermosonic ។ វាមានគុណសម្បត្តិដ៏អស្ចារ្យលើប្រព័ន្ធបង្ហាប់កំដៅបែបប្រពៃណី ដោយសារសីតុណ្ហភាពនៃចំណុចប្រទាក់ទាបជាងច្រើនត្រូវបានទាមទារ (ការភ្ជាប់ Au នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ត្រូវបានលើកឡើង ប៉ុន្តែក្នុងការអនុវត្តវាមិនគួរឱ្យទុកចិត្តបានទេបើគ្មានកំដៅបន្ថែម) ការភ្ជាប់គ្រាប់បាល់ thermosonic៖
ទម្រង់មួយទៀតនៃការភ្ជាប់ខ្សែ Thermosonic គឺការភ្ជាប់បាល់ (សូមមើលវដ្តនៃចំណងបាល់នៅទីនេះ)។ វិធីសាស្រ្តនេះប្រើឧបករណ៍ភ្ជាប់សេរ៉ាមិច capillary លើការរចនាក្រូចឆ្មារប្រពៃណីដើម្បីបញ្ចូលគ្នានូវគុណភាពល្អបំផុតទាំង thermo-compression និងការភ្ជាប់ ultrasonic ដោយគ្មានគុណវិបត្តិ។ ការរំញ័រ Thermosonic ធានានូវសីតុណ្ហភាពនៃចំណុចប្រទាក់នៅតែមានកម្រិតទាប ខណៈពេលដែលការភ្ជាប់គ្នាដំបូង ចំណងគ្រាប់បាល់ដែលបានបង្ហាប់ដោយកម្ដៅអនុញ្ញាតឱ្យដាក់ខ្សែ និងចំណងបន្ទាប់បន្សំក្នុងទិសដៅណាមួយ មិនស្របនឹងចំណងទីមួយ ដែលជាឧបសគ្គក្នុងការភ្ជាប់ខ្សែ Ultrasonic . សម្រាប់ការផលិតដោយស្វ័យប្រវត្តិ បរិមាណខ្ពស់ ឧបករណ៍ភ្ជាប់បាល់គឺលឿនជាងឧបករណ៍ភ្ជាប់ Ultrasonic / Thermosonic (ក្រូចឆ្មារ) ដែលធ្វើឱ្យការភ្ជាប់គ្រាប់បាល់ Thermosonic ជាបច្ចេកវិទ្យាទំនាក់ទំនងអន្តរកម្មដ៏លេចធ្លោនៅក្នុងមីក្រូអេឡិចត្រូនិចសម្រាប់រយៈពេល 50+ ឆ្នាំចុងក្រោយ។ ខ្សែបូ៖
ការភ្ជាប់ខ្សែបូ ដោយប្រើខ្សែអាត់ដែកសំប៉ែត មានភាពលេចធ្លោនៅក្នុងគ្រឿងអេឡិចត្រូនិក RF និងមីក្រូវ៉េវអស់ជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយ (ខ្សែបូផ្តល់នូវភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ក្នុងការបាត់បង់សញ្ញា [ឥទ្ធិពលស្បែក] ធៀបនឹងខ្សែមូលប្រពៃណី)។ ខ្សែបូមាសតូចៗ ជាធម្មតាមានទទឹងរហូតដល់ 75µm និងក្រាស់ 25µm ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់តាមរយៈដំណើរការ Thermosonic ជាមួយនឹងឧបករណ៍ភ្ជាប់ក្រូចឆ្មារដែលមានរាងសំប៉ែតធំ។ ខ្សែបូអាលុយមីញ៉ូមដែលមានទទឹងរហូតដល់ 2,000µm និង ក្រាស់ 250µm ក៏អាចភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការក្រូចឆ្មារ Ultrasonic ដូចជា តំរូវការសម្រាប់រង្វិលជុំទាប ដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងបានកើនឡើង។

តើខ្សែចងមាសជាអ្វី?

ការភ្ជាប់ខ្សែមាស គឺជាដំណើរការដែលខ្សែមាសត្រូវបានភ្ជាប់ទៅចំណុចពីរនៅក្នុងការជួបប្រជុំគ្នា ដើម្បីបង្កើតទំនាក់ទំនងអន្តរកម្ម ឬផ្លូវចរន្តអគ្គិសនី។ កំដៅ អ៊ុលត្រាសោន និងកម្លាំងទាំងអស់ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតចំណុចភ្ជាប់សម្រាប់ខ្សែមាស។ ដំណើរការនៃការបង្កើតចំណុចភ្ជាប់ចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការបង្កើតគ្រាប់បាល់មាសនៅចុងឧបករណ៍ភ្ជាប់ខ្សែ ដែលជា capillary ។ បាល់នេះត្រូវបានសង្កត់លើផ្ទៃដំឡើងកំដៅ ខណៈពេលដែលអនុវត្តទាំងបរិមាណជាក់លាក់នៃកម្លាំងកម្មវិធី និងប្រេកង់ 60kHz - 152kHz នៃចលនា ultrasonic ជាមួយនឹងឧបករណ៍។ នៅពេលដែលចំណងទីមួយត្រូវបានបង្កើតឡើង ខ្សែនឹងត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងតឹងរ៉ឹង។ របៀបបង្កើតទម្រង់រង្វិលជុំសមរម្យសម្រាប់ធរណីមាត្រនៃការជួបប្រជុំគ្នា។ ចំណងទីពីរ ដែលជារឿយៗគេហៅថា ស្នាមដេរ ត្រូវបានបង្កើតឡើងលើផ្ទៃផ្សេងទៀត ដោយចុចចុះក្រោមជាមួយនឹងខ្សែ ហើយប្រើការគៀបដើម្បីហែកខ្សែនៅចំណង។

ការភ្ជាប់ខ្សែមាសផ្តល់នូវវិធីសាស្ត្រតភ្ជាប់គ្នានៅក្នុងកញ្ចប់ដែលមានចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ ស្ទើរតែលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រធំជាង solders មួយចំនួន។ លើសពីនេះ ខ្សភ្លើងមាសមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មខ្ពស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងសម្ភារៈខ្សែផ្សេងទៀត ហើយមានសភាពទន់ជាងភាគច្រើន ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ផ្ទៃរសើប។
ដំណើរការក៏អាចប្រែប្រួលអាស្រ័យលើតម្រូវការនៃការជួបប្រជុំគ្នា។ ជាមួយនឹងវត្ថុធាតុរសើប គ្រាប់បាល់មាសអាចត្រូវបានដាក់នៅលើកន្លែងភ្ជាប់ទីពីរ ដើម្បីបង្កើតទាំងចំណងដ៏រឹងមាំ និងចំណង "ទន់ជាង" ដើម្បីការពារការខូចខាតលើផ្ទៃនៃសមាសធាតុ។ ជាមួយនឹងចន្លោះតឹង បាល់តែមួយអាចប្រើជាចំណុចចាប់ផ្តើមសម្រាប់ចំណងពីរ បង្កើតជាចំណង "V" ។ នៅពេលដែលចំណងខ្សែត្រូវមានភាពរឹងមាំជាងមុន គ្រាប់បាល់មួយអាចត្រូវបានដាក់នៅលើកំពូលនៃស្នាមដេរដើម្បីបង្កើតជាចំណងសុវត្ថិភាព បង្កើនស្ថេរភាព និងកម្លាំងនៃខ្សែ។ កម្មវិធី និងបំរែបំរួលផ្សេងៗគ្នាជាច្រើនចំពោះការភ្ជាប់ខ្សែគឺស្ទើរតែគ្មានដែនកំណត់ ហើយអាចសម្រេចបានតាមរយៈការប្រើប្រាស់កម្មវិធីស្វ័យប្រវត្តិនៅលើប្រព័ន្ធចំណងខ្សែរបស់ Palomar ។