ដំណោះស្រាយ

ការភ្ជាប់ខ្សែ

សន្លឹកព័ត៌មានមូលដ្ឋានចំណេះដឹង

តើការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាអ្វី?

ការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលខ្សែលោហៈទន់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតូចត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងផ្ទៃលោហៈដែលឆបគ្នាដោយមិនចាំបាច់ប្រើស្នោ ហ្វ្លុយស៊ីស និងក្នុងករណីខ្លះដោយប្រើកំដៅលើសពី 150 អង្សាសេ។ លោហៈទន់រួមមានមាស (Au) ទង់ដែង (Cu) ប្រាក់ (Ag) អាលុយមីញ៉ូម (Al) និងយ៉ាន់ស្ព័រដូចជាប៉ាឡាដ្យូម-ប្រាក់ (PdAg) និងផ្សេងៗទៀត។

ការយល់ដឹងអំពីបច្ចេកទេស និងដំណើរការចងខ្សែសម្រាប់កម្មវិធីផ្គុំឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចខ្នាតតូច។
បច្ចេកទេស/ដំណើរការភ្ជាប់រាងជ្រុង៖ ខ្សែបូ បាល់កម្ដៅ និងចំណងរាងជ្រុងអ៊ុលត្រាសោន
ការភ្ជាប់ខ្សែគឺជាវិធីសាស្ត្រនៃការបង្កើតការតភ្ជាប់រវាងសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា (IC) ឬឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលសៀគ្វីស្រដៀងគ្នា និងកញ្ចប់ ឬស៊ុមនាំមុខរបស់វាក្នុងអំឡុងពេលផលិត។ វាក៏ត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ដើម្បីផ្តល់ការតភ្ជាប់អគ្គិសនីនៅក្នុងការផ្គុំកញ្ចប់ថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុង។ ការភ្ជាប់ខ្សែជាទូទៅត្រូវបានចាត់ទុកថាជាបច្ចេកវិទ្យាភ្ជាប់អន្តរមីក្រូអេឡិចត្រូនិចដែលមានប្រសិទ្ធភាពចំណាយ និងអាចបត់បែនបានបំផុត ហើយត្រូវបានប្រើនៅក្នុងកញ្ចប់ពាក់កណ្តាលសៀគ្វីភាគច្រើនដែលផលិតសព្វថ្ងៃនេះ។ មានបច្ចេកទេសភ្ជាប់ខ្សែជាច្រើន រួមមាន៖ ការភ្ជាប់ខ្សែដោយការបង្ហាប់កម្ដៅ៖
ការភ្ជាប់ខ្សែដោយប្រើកម្ដៅបង្ហាប់ (រួមបញ្ចូលគ្នាទៅនឹងផ្ទៃដែលទំនងជា (ជាធម្មតា Au) ជាមួយគ្នាក្រោមកម្លាំងគៀបដែលមានសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រសព្វខ្ពស់ ជាធម្មតាធំជាង 300°C ដើម្បីបង្កើតជាផ្សារ) ត្រូវបានបង្កើតឡើងដំបូងនៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1950 សម្រាប់ការតភ្ជាប់មីក្រូអេឡិចត្រូនិច ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នេះត្រូវបានជំនួសយ៉ាងឆាប់រហ័សដោយការភ្ជាប់អ៊ុលត្រាសោន និងទែម៉ូសូនិកនៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ជាបច្ចេកវិទ្យាភ្ជាប់ដ៏លេចធ្លោ។ ការភ្ជាប់ដោយប្រើកម្ដៅបង្ហាប់នៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់កម្មវិធីពិសេសនៅសព្វថ្ងៃនេះ ប៉ុន្តែជាទូទៅត្រូវបានជៀសវាងដោយក្រុមហ៊ុនផលិតដោយសារតែសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រសព្វខ្ពស់ (ជារឿយៗបង្កគ្រោះថ្នាក់) ដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើតការភ្ជាប់ដោយជោគជ័យ។ ការភ្ជាប់ខ្សែក្រវាត់អ៊ុលត្រាសោន៖
នៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ការភ្ជាប់ខ្សែក្រវាត់អ៊ុលត្រាសោនបានក្លាយជាវិធីសាស្ត្រភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងលេចធ្លោ។ ការអនុវត្តរំញ័រប្រេកង់ខ្ពស់ (តាមរយៈឧបករណ៍បញ្ជូនសំឡេង) ទៅនឹងឧបករណ៍ភ្ជាប់ជាមួយនឹងកម្លាំងគៀបក្នុងពេលដំណាលគ្នា អនុញ្ញាតឱ្យខ្សែអាលុយមីញ៉ូម និងមាសត្រូវបានផ្សារនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ រំញ័រអ៊ុលត្រាសោននេះជួយក្នុងការយកសារធាតុកខ្វក់ (អុកស៊ីដ ភាពមិនបរិសុទ្ធ។ល។) ចេញពីផ្ទៃភ្ជាប់នៅពេលចាប់ផ្តើមនៃវដ្តភ្ជាប់ និងក្នុងការជំរុញការលូតលាស់អន្តរលោហៈដើម្បីអភិវឌ្ឍ និងពង្រឹងចំណងបន្ថែមទៀត។ ប្រេកង់ធម្មតាសម្រាប់ការភ្ជាប់គឺ 60 – 120 KHz។ បច្ចេកទេសក្រវ៉ាត់អ៊ុលត្រាសោនមានបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការសំខាន់ពីរ៖ ការភ្ជាប់ខ្សែធំ (ធ្ងន់) សម្រាប់ខ្សែដែលមានអង្កត់ផ្ចិត >100µm ការភ្ជាប់ខ្សែល្អិត (តូច) សម្រាប់ខ្សែដែលមានអង្កត់ផ្ចិត <75µm ឧទាហរណ៍នៃវដ្តភ្ជាប់អ៊ុលត្រាសោនធម្មតាអាចរកបាននៅទីនេះសម្រាប់ខ្សែល្អិត និងនៅទីនេះសម្រាប់ខ្សែធំ។ ការភ្ជាប់ខ្សែក្រវាត់អ៊ុលត្រាសោនប្រើឧបករណ៍ភ្ជាប់ជាក់លាក់ ឬ "ក្រវ៉ាត់" ដែលជាធម្មតាត្រូវបានសាងសង់ពី Tungsten Carbide (សម្រាប់ខ្សែអាលុយមីញ៉ូម) ឬ Titanium Carbide (សម្រាប់ខ្សែមាស) អាស្រ័យលើតម្រូវការដំណើរការ និងអង្កត់ផ្ចិតខ្សែ។ ក្រវ៉ាត់ចុងសេរ៉ាមិចសម្រាប់កម្មវិធីផ្សេងៗគ្នាក៏មានផងដែរ។ ការភ្ជាប់ខ្សែ Thermosonic៖
កន្លែងដែលត្រូវការកំដៅបន្ថែម (ជាធម្មតាសម្រាប់ខ្សែមាស ដែលមានចំណុចភ្ជាប់ក្នុងចន្លោះពី 100 – 250°C) ដំណើរការនេះត្រូវបានគេហៅថា ការភ្ជាប់ខ្សែ Thermosonic។ នេះមានគុណសម្បត្តិច្រើនជាងប្រព័ន្ធបង្ហាប់កម្ដៅបែបប្រពៃណី ដោយសារសីតុណ្ហភាពចំណុចភ្ជាប់ទាបជាងច្រើនត្រូវបានទាមទារ (ការភ្ជាប់ Au នៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ត្រូវបានលើកឡើង ប៉ុន្តែក្នុងការអនុវត្តវាមិនគួរឱ្យទុកចិត្តបានទេបើគ្មានកំដៅបន្ថែម)។ ការភ្ជាប់បាល់ Thermosonic៖
ទម្រង់មួយទៀតនៃការភ្ជាប់ខ្សែ Thermosonic គឺ Ball Bonding (សូមមើលវដ្តភ្ជាប់ខ្សែនៅទីនេះ)។ វិធីសាស្រ្តនេះប្រើឧបករណ៍ភ្ជាប់សរសៃ capillary សេរ៉ាមិចលើការរចនារាងជ្រុងបែបប្រពៃណី ដើម្បីរួមបញ្ចូលគ្នានូវគុណភាពល្អបំផុតទាំងការភ្ជាប់ដោយការបង្ហាប់កម្ដៅ និងការភ្ជាប់ដោយអ៊ុលត្រាសោនដោយគ្មានគុណវិបត្តិ។ រំញ័រ Thermosonic ធានាថាសីតុណ្ហភាពចំណុចប្រទាក់នៅតែទាប ខណៈពេលដែលការតភ្ជាប់ដំបូង គឺការភ្ជាប់បាល់ដែលបានបង្ហាប់កម្ដៅអនុញ្ញាតឱ្យខ្សែ និងចំណងបន្ទាប់បន្សំត្រូវបានដាក់ក្នុងទិសដៅណាមួយ មិនស្របនឹងចំណងទីមួយ ដែលជាឧបសគ្គក្នុងការភ្ជាប់ខ្សែ Ultrasonic។ សម្រាប់ការផលិតដោយស្វ័យប្រវត្តិ និងបរិមាណខ្ពស់ ឧបករណ៍ភ្ជាប់បាល់មានល្បឿនលឿនជាងឧបករណ៍ភ្ជាប់ Ultrasonic / Thermosonic (Wedge) ដែលធ្វើឱ្យការភ្ជាប់បាល់ Thermosonic ជាបច្ចេកវិទ្យាភ្ជាប់លេចធ្លោនៅក្នុងមីក្រូអេឡិចត្រូនិចសម្រាប់រយៈពេល 50+ ឆ្នាំចុងក្រោយនេះ។ ការភ្ជាប់ខ្សែបូ៖
ការភ្ជាប់ខ្សែបូ ដោយប្រើប្រាស់ខ្សែអាត់លោហធាតុសំប៉ែត មានភាពលេចធ្លោនៅក្នុងអេឡិចត្រូនិច RF និងមីក្រូវ៉េវអស់រយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយ (ខ្សែបូផ្តល់នូវភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃការបាត់បង់សញ្ញា [ឥទ្ធិពលស្បែក] បើប្រៀបធៀបទៅនឹងខ្សែមូលបែបប្រពៃណី)។ ខ្សែបូមាសតូចៗ ជាធម្មតាមានទទឹងរហូតដល់ 75µm និងកម្រាស់ 25µm ត្រូវបានភ្ជាប់តាមរយៈដំណើរការ Thermosonic ជាមួយនឹងឧបករណ៍ភ្ជាប់ក្រូចឆ្មារមុខសំប៉ែតធំមួយ។ ខ្សែបូអាលុយមីញ៉ូមដែលមានទទឹងរហូតដល់ 2,000µm និងកម្រាស់ 250µm ក៏អាចត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយនឹងដំណើរការក្រូចឆ្មារ Ultrasonic ផងដែរ ដោយសារតម្រូវការសម្រាប់រង្វិលជុំទាប ដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ការតភ្ជាប់បានកើនឡើង។

តើខ្សែភ្ជាប់មាសជាអ្វី?

ការភ្ជាប់ខ្សែមាសគឺជាដំណើរការដែលខ្សែមាសត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងចំណុចពីរនៅក្នុងការផ្គុំមួយដើម្បីបង្កើតជាការតភ្ជាប់គ្នា ឬផ្លូវដែលដឹកនាំអគ្គិសនី។ កំដៅ អ៊ុលត្រាសោន និងកម្លាំងទាំងអស់ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតចំណុចភ្ជាប់សម្រាប់ខ្សែមាស។ ដំណើរការនៃការបង្កើតចំណុចភ្ជាប់ចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការបង្កើតបាល់មាសនៅចុងឧបករណ៍ភ្ជាប់ខ្សែ គឺសរសៃពួរ។ បាល់នេះត្រូវបានចុចលើផ្ទៃផ្គុំដែលត្រូវបានកំដៅ ខណៈពេលដែលអនុវត្តទាំងកម្លាំងជាក់លាក់នៃការអនុវត្ត និងប្រេកង់ 60kHz - 152kHz នៃចលនាអ៊ុលត្រាសោនជាមួយឧបករណ៍។ នៅពេលដែលចំណងទីមួយត្រូវបានបង្កើតឡើង ខ្សែនឹងត្រូវបានរៀបចំតាមរបៀបដែលគ្រប់គ្រងយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដើម្បីបង្កើតជារាងរង្វិលជុំសមស្របសម្រាប់ធរណីមាត្រនៃការផ្គុំ។ ចំណងទីពីរ ដែលជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថាស្នាមដេរ ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើផ្ទៃម្ខាងទៀតដោយការចុចចុះក្រោមជាមួយខ្សែ និងប្រើក្លីបដើម្បីហែកខ្សែនៅចំណង។

ការភ្ជាប់ខ្សែមាសផ្តល់នូវវិធីសាស្ត្រភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងគ្នានៅក្នុងកញ្ចប់ដែលមានចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ ស្ទើរតែធំជាងខ្សែដែកមួយចំនួន។ លើសពីនេះ ខ្សែមាសមានភាពធន់នឹងអុកស៊ីតកម្មខ្ពស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងសម្ភារៈខ្សែផ្សេងទៀត ហើយទន់ជាងភាគច្រើន ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ផ្ទៃងាយប្រតិកម្ម។
ដំណើរការនេះក៏អាចប្រែប្រួលអាស្រ័យលើតម្រូវការនៃការផ្គុំផងដែរ។ ជាមួយនឹងសម្ភារៈងាយប្រតិកម្ម បាល់មាសមួយអាចដាក់នៅលើតំបន់ភ្ជាប់ទីពីរ ដើម្បីបង្កើតទាំងចំណងរឹងមាំជាង និងចំណង "ទន់ជាង" ដើម្បីការពារការខូចខាតដល់ផ្ទៃនៃសមាសធាតុ។ ជាមួយនឹងចន្លោះតូចចង្អៀត បាល់តែមួយអាចត្រូវបានប្រើជាចំណុចចាប់ផ្តើមសម្រាប់ចំណងពីរ ដោយបង្កើតជាចំណងរាង "V"។ នៅពេលដែលចំណងខ្សែត្រូវការឱ្យរឹងមាំជាងនេះ បាល់មួយអាចដាក់នៅលើកំពូលនៃស្នាមដេរ ដើម្បីបង្កើតជាចំណងសុវត្ថិភាព ដែលបង្កើនស្ថេរភាព និងកម្លាំងនៃខ្សែ។ កម្មវិធី និងការប្រែប្រួលផ្សេងៗគ្នាជាច្រើនចំពោះការភ្ជាប់ខ្សែគឺស្ទើរតែគ្មានដែនកំណត់ ហើយអាចសម្រេចបានតាមរយៈការប្រើប្រាស់កម្មវិធីស្វ័យប្រវត្តិនៅលើប្រព័ន្ធភ្ជាប់ខ្សែរបស់ Palomar។