Решения

СВЪРЗВАНЕ НА ТЕЛА

ИНФОРМАЦИОНЕН ЛИСТ ЗА БАЗАТА ЗНАНИЯ

Какво е свързване на проводници?

Заваряването с проводници е метод, чрез който парче мека метална тел с малък диаметър се закрепва към съвместима метална повърхност без използването на спойка, флюс и в някои случаи с използване на топлина над 150 градуса по Целзий. Меките метали включват злато (Au), мед (Cu), сребро (Ag), алуминий (Al) и сплави като паладий-сребро (PdAg) и други.

Разбиране на техниките и процесите за свързване на проводници за приложения за сглобяване на микроелектроника.
Техники/процеси на клиновидно свързване: Лентово, термозвуково топче и ултразвуково клиновидно свързване
Свързването с проводници е метод за осъществяване на връзки между интегрална схема (ИС) или подобно полупроводниково устройство и неговия корпус или рамка за контакти по време на производството. В днешно време се използва често и за осигуряване на електрически връзки в литиево-йонни батерийни блокове. Свързването с проводници обикновено се счита за най-рентабилната и гъвкава от наличните микроелектронни технологии за свързване и се използва в повечето полупроводникови корпуси, произвеждани днес. Съществуват няколко техники за свързване с проводници, включително: Термокомпресионно свързване с проводници:
Термокомпресионното свързване на проводници (свързване на вероятни повърхности (обикновено Au) заедно под сила на затягане с високи температури на интерфейса, обикновено по-високи от 300°C, за да се получи заварка) първоначално е разработено през 50-те години на миналия век за микроелектронни взаимосвързвания, но през 60-те години бързо е заменено от ултразвуково и термозвуково свързване като доминираща технология за взаимосвързване. Термокомпресионното свързване все още се използва за нишови приложения днес, но като цяло се избягва от производителите поради високите (често вредни) температури на интерфейса, необходими за успешно свързване. Ултразвуково клиновидно свързване на проводници:
През 60-те години на миналия век ултразвуковото клиновидно свързване на проводници се превръща в доминираща методология за свързване. Прилагането на високочестотна вибрация (чрез резонансен преобразувател) към инструмента за свързване с едновременна сила на затягане позволява заваряване на алуминиеви и златни проводници при стайна температура. Тази ултразвукова вибрация спомага за отстраняването на замърсители (оксиди, примеси и др.) от свързващите повърхности в началото на цикъла на свързване и за насърчаване на растежа на интерметални съединения за по-нататъшно развитие и укрепване на връзката. Типичните честоти за свързване са 60 – 120 KHz. Техниката с ултразвуков клин има две основни технологии на процеса: Свързване на големи (тежки) проводници за проводници с диаметър >100µm; Свързване на фини (малки) проводници за проводници с диаметър <75µm. Примери за типични цикли на ултразвуково свързване могат да бъдат намерени тук за фини проводници и тук за големи проводници. Ултразвуковото клиновидно свързване на проводници използва специфичен инструмент за свързване или „клин“, обикновено изработен от волфрамов карбид (за алуминиеви проводници) или титанов карбид (за златни проводници) в зависимост от изискванията на процеса и диаметрите на проводниците; Предлагат се и керамични клинове за различни приложения. Термозвуково свързване на проводници:
Когато е необходимо допълнително нагряване (обикновено за златна тел, с температури на свързващите повърхности в диапазона от 100 до 250°C), процесът се нарича термозвуково свързване на тел. Това има големи предимства пред традиционната система за термокомпресия, тъй като са необходими много по-ниски температури на интерфейса (споменава се за свързване с злато при стайна температура, но на практика е ненадеждно без допълнително нагряване). Термозвуково свързване с топки:
Друга форма на термозвуково свързване на проводници е сферичното свързване (вижте цикъла на свързване с топки тук). Тази методология използва керамичен капилярен инструмент за свързване вместо традиционните клиновидни конструкции, за да комбинира най-добрите качества както на термокомпресионното, така и на ултразвуковото свързване без недостатъците. Термозвуковата вибрация гарантира, че температурата на интерфейса остава ниска, докато първата връзка, термично компресираната сферична връзка, позволява на проводника и вторичната връзка да бъдат поставени във всяка посока, не в съответствие с първата връзка, което е ограничение при ултразвуковото свързване на проводници. За автоматично производство с големи обеми, сферичните свързващи устройства са значително по-бързи от ултразвуковите/термозвуковите (клинови) свързващи устройства, което прави термозвуковото свързване с топки доминиращата технология за свързване в микроелектрониката през последните 50+ години. Лентово свързване:
Лентовото свързване, използващо плоски метални ленти, е доминиращо в радиочестотната и микровълновата електроника от десетилетия (лентата осигурява значително подобрение в загубата на сигнал [скинен ефект] в сравнение с традиционния кръгъл проводник). Малките златни ленти, обикновено с ширина до 75µm и дебелина 25µm, се свързват чрез термозвуков процес с голям инструмент за свързване с плоска повърхност и клин. Алуминиеви ленти с ширина до 2000µm и дебелина 250µm също могат да бъдат свързани с ултразвуков клин, тъй като се е увеличило изискването за връзки с по-ниска примка и висока плътност.

Какво е златна свързваща тел?

Свързването със златна тел е процес, чрез който златна тел се закрепва към две точки в сглобката, за да се образува взаимовръзка или електрически проводим път. За образуване на точките на закрепване на златната тел се използват топлина, ултразвук и сила. Процесът на създаване на точката на закрепване започва с образуването на златна топка на върха на инструмента за свързване на тел - капиляра. Тази топка се притиска върху нагрятата повърхност на сглобката, като се прилага както специфично за приложението количество сила, така и честота на ултразвуково движение от 60kHz - 152kHz с инструмента. След като първата връзка е направена, телта ще бъде манипулирана по строго контролиран начин, за да се образува подходящата форма на цикъла за геометрията на сглобката. Втората връзка, често наричана шев, след това се формира върху другата повърхност чрез натиск с телта и използване на скоба за разкъсване на телта в мястото на свързване.

Златните проводници предлагат метод за свързване в рамките на корпусите, който е силно електропроводим, почти с порядък по-голям от някои припои. Освен това, златните проводници имат висока толерантност към окисляване в сравнение с други материали за проводници и са по-меки от повечето, което е от съществено значение за чувствителни повърхности.
Процесът може да варира в зависимост от нуждите на сглобката. При чувствителни материали, златна топка може да се постави върху втората зона на свързване, за да се създаде както по-здрава връзка, така и „по-мека“ връзка, за да се предотврати повреда на повърхността на компонента. При тесни пространства, една топка може да се използва като отправна точка за две връзки, образувайки V-образна връзка. Когато телената връзка трябва да бъде по-здрава, топка може да се постави върху шев, за да се образува защитна връзка, увеличавайки стабилността и здравината на жицата. Многото различни приложения и вариации на свързването на жици са почти неограничени и могат да бъдат постигнати чрез използването на автоматизирания софтуер на системите за свързване на жици на Palomar.