Լուծումներ

Մետաղալարերի միացում

ԳԻՏԵԼԻՔՆԵՐԻ ՀԻՄՆԱԴՐԱՄԻ ՏԵՂԵԿԱՏՎԱԿԱՆ ԹԵՐԹԻԿ

Ի՞նչ է մետաղալարերի միացումը։

Մետաղալարով միացումը մեթոդ է, որի միջոցով փոքր տրամագծով փափուկ մետաղական մետաղալարի մի մասը ամրացվում է համատեղելի մետաղական մակերեսին՝ առանց զոդանյութի, հոսքի օգտագործման, իսկ որոշ դեպքերում՝ 150 աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմության օգտագործման միջոցով: Փափուկ մետաղներից են ոսկին (Au), պղինձը (Cu), արծաթը (Ag), ալյումինը (Al) և համաձուլվածքները, ինչպիսիք են պալադիում-արծաթը (PdAg) և այլն:

Միկրոէլեկտրոնիկայի հավաքման կիրառությունների համար մետաղալարերի միացման տեխնիկայի և գործընթացների ըմբռնումը։
Սեպաձև կապման տեխնիկաներ/գործընթացներ. ժապավեն, ջերմաձայնային գնդիկ և ուլտրաձայնային սեպաձև կապ
Մետաղալարով միացումը ինտեգրալային սխեմայի (IC) կամ նմանատիպ կիսահաղորդչային սարքի և դրա փաթեթի կամ հաղորդալարի միջև արտադրության ընթացքում փոխկապակցման եղանակ է: Այն նաև լայնորեն օգտագործվում է լիթիում-իոնային մարտկոցների հավաքույթներում էլեկտրական միացումներ ապահովելու համար: Մետաղալարով միացումը, ընդհանուր առմամբ, համարվում է առկա միկրոէլեկտրոնային փոխկապակցման տեխնոլոգիաներից ամենաարդյունավետը և ճկունը և օգտագործվում է այսօր արտադրվող կիսահաղորդչային փաթեթների մեծ մասում: Կան մի քանի մետաղալարով միացման տեխնիկա, որոնք ներառում են. Ջերմային սեղմման մետաղալարով միացում.
Ջերմասեղմման մետաղալարերի միացումը (հավանական մակերեսներին (սովորաբար Au) միացումը բարձր միջերեսային ջերմաստիճաններով, սովորաբար 300°C-ից բարձր, սեղմող ուժի տակ՝ եռակցման համար), սկզբնապես մշակվել է 1950-ականներին միկրոէլեկտրոնիկայի միջմիավորների համար, սակայն այն արագորեն փոխարինվել է ուլտրաձայնային և ջերմաձայնային միացմամբ 60-ականներին՝ որպես գերիշխող միջմիավորների տեխնոլոգիա: Ջերմասեղմման միացումը մինչ օրս օգտագործվում է նեղ մասնագիտացված կիրառությունների համար, բայց արտադրողները սովորաբար խուսափում են դրանից՝ հաջող միացում ստեղծելու համար անհրաժեշտ բարձր (հաճախ վնասակար) միջերեսային ջերմաստիճանների պատճառով: Ուլտրաձայնային սեպաձև մետաղալարերի միացում.
1960-ականներին ուլտրաձայնային սեպաձև մետաղալարերի միացումը դարձավ գերիշխող փոխկապակցման մեթոդաբանությունը: Բարձր հաճախականության տատանման (ռեզոնանսային փոխարկիչի միջոցով) միաժամանակյա սեղմող ուժով միացման գործիքի վրա կիրառումը թույլ տվեց ալյումինե և ոսկե մետաղալարերը եռակցել սենյակային ջերմաստիճանում: Այս ուլտրաձայնային տատանումը նպաստում է միացման ցիկլի սկզբում միացման մակերեսներից աղտոտիչների (օքսիդներ, խառնուրդներ և այլն) հեռացմանը և խթանում է միջմետաղական աճը՝ կապը հետագայում զարգացնելու և ամրապնդելու համար: Միացման բնորոշ հաճախականությունները 60-120 կՀց են: Ուլտրաձայնային սեպաձև տեխնիկան ունի երկու հիմնական գործընթացային տեխնոլոգիա. Մեծ (ծանր) մետաղալարերի միացում >100 մկմ տրամագծով մետաղալարերի համար Բարակ (փոքր) մետաղալարերի միացում <75 մկմ տրամագծով մետաղալարերի համար Ուլտրաձայնային միացման բնորոշ ցիկլերի օրինակներ կարելի է գտնել այստեղ՝ բարակ մետաղալարերի համար և այստեղ՝ մեծ մետաղալարերի համար: Ուլտրաձայնային սեպաձև մետաղալարերի միացումը օգտագործում է հատուկ միացման գործիք կամ «սեպ», որը սովորաբար պատրաստված է վոլֆրամի կարբիդից (ալյումինի մետաղալարի համար) կամ տիտանի կարբիդից (ոսկե մետաղալարի համար)՝ կախված գործընթացի պահանջներից և մետաղալարի տրամագծերից: Հասանելի են նաև կերամիկական ծայրով սեպեր տարբեր կիրառությունների համար: Ջերմաձայնային մետաղալարերի միացում.
Երբ անհրաժեշտ է լրացուցիչ տաքացում (սովորաբար ոսկե մետաղալարի դեպքում, որի միացման միջերեսները տատանվում են 100-250°C միջակայքում), գործընթացը կոչվում է ջերմաձայնային մետաղալարերի միացում: Սա մեծ առավելություններ ունի ավանդական ջերմասեղմման համակարգի համեմատ, քանի որ պահանջվում է շատ ավելի ցածր միջերեսային ջերմաստիճաններ (Au միացումը սենյակային ջերմաստիճանում նշվել է, բայց գործնականում այն ​​անհուսալի է առանց լրացուցիչ ջերմության): Ջերմաձայնային գնդիկավոր միացում.
Ջերմաձայնային մետաղալարերի միացման մեկ այլ ձև է գնդիկավոր միացումը (տե՛ս գնդիկավոր միացման ցիկլը այստեղ): Այս մեթոդաբանությունը օգտագործում է կերամիկական մազանոթային միացման գործիք ավանդական սեպաձև դիզայնի փոխարեն՝ ջերմային սեղմման և ուլտրաձայնային միացման լավագույն որակները համատեղելու համար՝ առանց թերությունների: Ջերմաձայնային թրթռումը ապահովում է, որ միջերեսի ջերմաստիճանը մնա ցածր, մինչդեռ առաջին միացումը՝ ջերմային սեղմված գնդիկավոր միացումը, թույլ է տալիս մետաղալարը և երկրորդային միացումը տեղադրել ցանկացած ուղղությամբ, այլ ոչ թե առաջին միացման հետ գծի վրա, ինչը սահմանափակում է ուլտրաձայնային մետաղալարերի միացման մեջ: Ավտոմատ, մեծ ծավալի արտադրության համար գնդիկավոր միացնող սարքերը զգալիորեն ավելի արագ են, քան ուլտրաձայնային/թերմոձայնային (սեպաձև) միացնող սարքերը, ինչը ջերմաձայնային գնդիկավոր միացումը դարձնում է միկրոէլեկտրոնիկայի գերիշխող միացման տեխնոլոգիան վերջին 50+ տարիների ընթացքում: Ժապավենային միացում.
Հարթ մետաղական ժապավեններով ժապավենային միացումը տասնամյակներ շարունակ գերիշխող է եղել ռադիոհաճախականության և միկրոալիքային էլեկտրոնիկայի մեջ (ժապավենը զգալիորեն բարելավում է ազդանշանի կորուստը [մաշկի էֆեկտ]՝ համեմատած ավանդական կլոր մետաղալարի հետ): Փոքր ոսկե ժապավենները, որոնք սովորաբար մինչև 75 մկմ լայնությամբ և 25 մկմ հաստությամբ են, միացվում են ջերմաձայնային գործընթացով՝ օգտագործելով մեծ հարթ մակերեսով սեպաձև միացման գործիք: Մինչև 2000 մկմ լայնությամբ և 250 մկմ հաստությամբ ալյումինե ժապավենները նույնպես կարող են միացվել ուլտրաձայնային սեպաձև գործընթացով, քանի որ ավելացել է ցածր օղակի, բարձր խտության միջմիավորների պահանջարկը:

Ի՞նչ է ոսկե կապող մետաղալարը:

Ոսկե մետաղալարի միացումը այն գործընթացն է, որի միջոցով ոսկե մետաղալարը միացվում է հավաքման երկու կետերին՝ ձևավորելով փոխկապակցվածություն կամ էլեկտրահաղորդական ուղի: Ոսկե մետաղալարի միացման կետերը ձևավորելու համար օգտագործվում են ջերմություն, ուլտրաձայնային ազդեցություն և ուժ: Միացման կետ ստեղծելու գործընթացը սկսվում է մետաղալար միացնող գործիքի՝ մազանոթի ծայրին ոսկե գնդիկի ձևավորմամբ: Այս գնդիկը սեղմվում է տաքացված հավաքման մակերեսին՝ գործիքի հետ կիրառելով ինչպես կիրառման համար հատուկ ուժ, այնպես էլ 60 կՀց - 152 կՀց հաճախականությամբ ուլտրաձայնային շարժում: Առաջին կապը ստեղծվելուց հետո մետաղալարը մանիպուլյացիայի է ենթարկվում խստորեն վերահսկվող եղանակով՝ հավաքման երկրաչափությանը համապատասխան օղակի ձև ստանալու համար: Երկրորդ կապը, որը հաճախ անվանում են կար, ձևավորվում է մյուս մակերեսին՝ մետաղալարով սեղմելով և սեղմակ օգտագործելով՝ մետաղալարը կապման տեղում պատռելու համար:

Ոսկե մետաղալարով միացումը փաթեթների ներսում առաջարկում է միացման մեթոդ, որը բարձր էլեկտրահաղորդականություն ունի, գրեթե մեկ կարգի մեծությամբ ավելի մեծ, քան որոշ զոդանյութեր: Բացի այդ, ոսկե մետաղալարերը ունեն բարձր օքսիդացման դիմադրություն՝ համեմատած այլ մետաղալարային նյութերի հետ, և ավելի փափուկ են, քան մեծ մասը, ինչը կարևոր է զգայուն մակերեսների համար:
Գործընթացը կարող է նաև տարբեր լինել՝ կախված հավաքման կարիքներից: Զգայուն նյութերի դեպքում ոսկե գունդը կարող է տեղադրվել երկրորդ կպչման հատվածում՝ ստեղծելու և՛ ավելի ամուր, և՛ ավելի «մեղմ» կապ՝ բաղադրիչի մակերեսին վնաս հասցնելը կանխելու համար: Նեղ տարածությունների դեպքում մեկ գունդը կարող է օգտագործվել որպես մեկնարկային կետ երկու կպչման համար՝ ձևավորելով «V» ձևի կապ: Երբ մետաղալարային կապը պետք է ավելի ամուր լինի, գունդը կարող է տեղադրվել կարի վրա՝ ձևավորելով անվտանգության կապ, ինչը մեծացնում է մետաղալարի կայունությունն ու ամրությունը: Մետաղալարային կապման բազմաթիվ կիրառություններն ու տարբերակները գրեթե անսահմանափակ են և կարող են իրականացվել Palomar-ի մետաղալարային կապման համակարգերի ավտոմատացված ծրագրաշարի միջոցով: