उपाय

वायर बाँडिंग

ज्ञान आधार तथ्य पत्रक

वायर बॉन्डिंग म्हणजे काय?

वायर बॉन्डिंग ही एक अशी पद्धत आहे, ज्यामध्ये सोल्डर, फ्लक्स यांचा वापर न करता आणि काही प्रकरणांमध्ये १५० अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त उष्णतेचा वापर करून, कमी व्यासाची मऊ धातूची तार एका सुसंगत धातूच्या पृष्ठभागाला जोडली जाते. मऊ धातूंमध्ये सोने (Au), तांबे (Cu), चांदी (Ag), ॲल्युमिनियम (Al) आणि पॅलेडियम-सिल्व्हर (PdAg) व इतर मिश्रधातूंचा समावेश होतो.

मायक्रो इलेक्ट्रॉनिक्स असेंब्ली ॲप्लिकेशन्ससाठी वायर बॉन्डिंगची तंत्रे आणि प्रक्रिया समजून घेणे.
वेज बाँडिंग तंत्र / प्रक्रिया: रिबन, थर्मोसोनिक बॉल आणि अल्ट्रासोनिक वेज बाँड
वायर बॉन्डिंग ही उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान इंटिग्रेटेड सर्किट (IC) किंवा तत्सम सेमीकंडक्टर उपकरण आणि त्याचे पॅकेज किंवा लीडफ्रेम यांच्यामध्ये इंटरकनेक्ट बनवण्याची एक पद्धत आहे. लिथियम-आयन बॅटरी पॅक असेंब्लीमध्ये विद्युत जोडणी देण्यासाठी देखील आता याचा सामान्यपणे वापर केला जातो. उपलब्ध मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक इंटरकनेक्ट तंत्रज्ञानांपैकी वायर बॉन्डिंगला सामान्यतः सर्वात किफायतशीर आणि लवचिक मानले जाते, आणि आज उत्पादित होणाऱ्या बहुतेक सेमीकंडक्टर पॅकेजेसमध्ये याचा वापर केला जातो. वायर बॉन्डिंगची अनेक तंत्रे आहेत, ज्यामध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे: थर्मो-कॉम्प्रेशन वायर बॉन्डिंग:
थर्मो-कॉम्प्रेशन वायर बॉन्डिंग (वेल्ड तयार करण्यासाठी, दोन संभाव्य पृष्ठभागांना (सहसा Au) क्लॅम्पिंग फोर्सखाली एकत्र जोडणे आणि इंटरफेसचे तापमान साधारणपणे ३००°C पेक्षा जास्त ठेवणे), हे सुरुवातीला १९५० च्या दशकात मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स इंटरकनेक्ट्ससाठी विकसित केले गेले होते. तथापि, ६० च्या दशकात अल्ट्रासोनिक आणि थर्मोसोनिक बॉन्डिंगने प्रमुख इंटरकनेक्ट तंत्रज्ञान म्हणून याची जागा घेतली. थर्मो-कॉम्प्रेशन बॉन्डिंग आजही काही विशिष्ट उपयोगांसाठी वापरले जाते, परंतु यशस्वी बॉन्ड तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या उच्च (अनेकदा नुकसानकारक) इंटरफेस तापमानामुळे उत्पादकांकडून ते सामान्यतः टाळले जाते. अल्ट्रासोनिक वेज वायर बॉन्डिंग:
१९६० च्या दशकात अल्ट्रासोनिक वेज वायर बाँडिंग ही प्रमुख इंटरकनेक्ट पद्धत बनली. बाँडिंग टूलवर एकाच वेळी क्लॅम्पिंग फोर्स लावून (रेजोनेंटिंग ट्रान्सड्यूसरद्वारे) उच्च वारंवारतेचे कंपन लागू केल्यामुळे, ॲल्युमिनियम आणि सोन्याच्या तारांना सामान्य तापमानात वेल्ड करणे शक्य झाले. हे अल्ट्रासोनिक कंपन बाँडिंग चक्राच्या सुरुवातीला बाँडिंग पृष्ठभागांवरून अशुद्ध घटक (ऑक्साइड, अशुद्धी इत्यादी) काढून टाकण्यास आणि बाँड अधिक विकसित व मजबूत करण्यासाठी इंटरमेटॅलिक वाढीस प्रोत्साहन देण्यास मदत करते. बॉन्डिंगसाठी सामान्य फ्रिक्वेन्सी 60 – 120 KHz असतात. अल्ट्रासोनिक वेज तंत्रात दोन मुख्य प्रक्रिया तंत्रज्ञान आहेत: >100µm व्यासाच्या तारांसाठी मोठे (जड) वायर बॉन्डिंग, <75µm व्यासाच्या तारांसाठी बारीक (लहान) वायर बॉन्डिंग. सामान्य अल्ट्रासोनिक बॉन्डिंग सायकलची उदाहरणे बारीक तारेसाठी येथे आणि मोठ्या तारेसाठी येथे आढळू शकतात. अल्ट्रासोनिक वेज वायर बॉन्डिंगमध्ये एक विशिष्ट बॉन्डिंग टूल किंवा "वेज" वापरला जातो, जो सामान्यतः प्रक्रियेच्या आवश्यकता आणि तारेच्या व्यासानुसार टंगस्टन कार्बाइड (ॲल्युमिनियम तारेसाठी) किंवा टायटॅनियम कार्बाइड (सोन्याच्या तारेसाठी) पासून बनवलेला असतो; विशिष्ट अनुप्रयोगांसाठी सिरॅमिक टिप असलेले वेज देखील उपलब्ध आहेत. थर्मोसोनिक वायर बॉन्डिंग:
जेथे अतिरिक्त उष्णतेची आवश्यकता असते (विशेषतः सोन्याच्या तारेसाठी, जिथे बॉन्डिंग इंटरफेसचे तापमान १०० – २५०°C च्या दरम्यान असते), त्या प्रक्रियेला थर्मोसॉनिक वायर बॉन्डिंग म्हणतात. पारंपारिक थर्मो-कॉम्प्रेशन प्रणालीच्या तुलनेत याचे मोठे फायदे आहेत, कारण यासाठी खूप कमी इंटरफेस तापमानाची आवश्यकता असते (सामान्य तापमानावर सोन्याच्या बॉन्डिंगचा उल्लेख केला गेला आहे, परंतु व्यवहारात अतिरिक्त उष्णतेशिवाय ते अविश्वसनीय ठरते). थर्मोसॉनिक बॉल बॉन्डिंग:
थर्मोसोनिक वायर बॉन्डिंगचा आणखी एक प्रकार म्हणजे बॉल बॉन्डिंग (बॉल बॉन्ड सायकल येथे पहा). ही पद्धत पारंपरिक वेज डिझाइनऐवजी सिरॅमिक कॅपिलरी बॉन्डिंग टूल वापरते, ज्यामुळे थर्मो-कॉम्प्रेशन आणि अल्ट्रासोनिक बॉन्डिंग या दोन्हीमधील सर्वोत्तम गुणधर्म त्यांच्या तोट्यांशिवाय एकत्र येतात. थर्मोसोनिक कंपनामुळे इंटरफेसचे तापमान कमी राहते, तर पहिला इंटरकनेक्ट, म्हणजेच थर्मली-कॉम्प्रेस्ड बॉल बॉन्ड, वायर आणि सेकंडरी बॉन्डला पहिल्या बॉन्डच्या सरळ रेषेत न ठेवता कोणत्याही दिशेने ठेवण्याची परवानगी देतो, जी अल्ट्रासोनिक वायर बॉन्डिंगमधील एक मर्यादा आहे. स्वयंचलित, मोठ्या प्रमाणातील उत्पादनासाठी, बॉल बॉन्डर्स हे अल्ट्रासोनिक / थर्मोसोनिक (वेज) बॉन्डर्सपेक्षा लक्षणीयरीत्या वेगवान असतात, ज्यामुळे गेल्या ५०+ वर्षांपासून मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्समध्ये थर्मोसोनिक बॉल बॉन्डिंग हे प्रमुख इंटरकनेक्ट तंत्रज्ञान बनले आहे. रिबन बॉन्डिंग:
सपाट धातूच्या टेप्सचा वापर करणारे रिबन बॉन्डिंग, अनेक दशकांपासून आरएफ (RF) आणि मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये प्रचलित आहे (पारंपरिक गोल वायरच्या तुलनेत रिबनमुळे सिग्नल लॉस [स्किन इफेक्ट] मध्ये लक्षणीय सुधारणा होते). लहान सोन्याच्या रिबन्स, साधारणपणे ७५µm रुंद आणि २५µm जाड, एका मोठ्या सपाट-चेहऱ्याच्या वेज बॉन्डिंग टूलद्वारे थर्मोसॉनिक प्रक्रियेद्वारे जोडल्या जातात. लोअर लूप, उच्च घनतेच्या इंटरकनेक्ट्सची आवश्यकता वाढल्यामुळे, २,०००µm रुंद आणि २५०µm जाड पर्यंतच्या ॲल्युमिनियम रिबन्स देखील अल्ट्रासॉनिक वेज प्रक्रियेद्वारे जोडल्या जाऊ शकतात.

गोल्ड बॉन्डिंग वायर म्हणजे काय?

गोल्ड वायर बॉन्डिंग ही एक प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये एका जोडणीमध्ये सोन्याची तार दोन बिंदूंना जोडून एक आंतरजोडणी किंवा विद्युत प्रवाहकीय मार्ग तयार केला जातो. सोन्याच्या तारेसाठी जोडणीचे बिंदू तयार करण्यासाठी उष्णता, अल्ट्रासोनिक्स आणि दाब या सर्वांचा वापर केला जातो. जोडणी बिंदू तयार करण्याची प्रक्रिया वायर बॉन्ड टूलच्या (कॅपिलरी) टोकावर सोन्याचा गोळा तयार करण्यापासून सुरू होते. हा गोळा गरम केलेल्या जोडणीच्या पृष्ठभागावर दाबला जातो आणि त्याच वेळी टूलद्वारे विशिष्ट प्रमाणात दाब आणि ६०kHz ते १५२kHz वारंवारतेची अल्ट्रासोनिक गती लागू केली जाते. एकदा पहिला जोड तयार झाल्यावर, जोडणीच्या भूमितीनुसार योग्य लूपचा आकार देण्यासाठी तारेला अत्यंत नियंत्रित पद्धतीने हाताळले जाते. दुसरा जोड, ज्याला अनेकदा 'स्टिच' म्हटले जाते, तो दुसऱ्या पृष्ठभागावर तारेने खाली दाबून आणि क्लॅम्पचा वापर करून जोडाच्या ठिकाणी तार फाडून तयार केला जातो.

गोल्ड वायर बॉन्डिंग पॅकेजेसमध्ये एक अशी आंतरजोडणी पद्धत उपलब्ध करून देते, जी अत्यंत विद्युत प्रवाहकीय आहे आणि काही सोल्डर्सपेक्षा जवळपास दहा पटीने अधिक प्रवाहकीय आहे. याव्यतिरिक्त, इतर वायर सामग्रीच्या तुलनेत सोन्याच्या तारांमध्ये ऑक्सिडेशन सहन करण्याची क्षमता जास्त असते आणि त्या बहुतेक तारांपेक्षा मऊ असतात, जे संवेदनशील पृष्ठभागांसाठी आवश्यक आहे.
असेंब्लीच्या गरजेनुसार प्रक्रियेत बदलही होऊ शकतो. संवेदनशील सामग्रीच्या बाबतीत, अधिक मजबूत बंध आणि घटकाच्या पृष्ठभागाचे नुकसान टाळण्यासाठी एक 'मऊ' बंध तयार करण्याकरिता, दुसऱ्या बॉन्डिंग क्षेत्रावर सोन्याचा बॉल ठेवला जाऊ शकतो. कमी जागेत, दोन बंधांसाठी सुरुवातीचा बिंदू म्हणून एकाच बॉलचा वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे 'V' आकाराचा बंध तयार होतो. जेव्हा वायर बॉन्ड अधिक मजबूत असणे आवश्यक असते, तेव्हा वायरची स्थिरता आणि मजबुती वाढवण्यासाठी, एका टाकेवर बॉल ठेवून एक सुरक्षा बंध तयार केला जाऊ शकतो. वायर बॉन्डिंगचे अनेक वेगवेगळे उपयोग आणि प्रकार जवळजवळ अमर्याद आहेत आणि ते पालोमारच्या वायर बॉन्ड सिस्टीमवरील स्वयंचलित सॉफ्टवेअरच्या वापराद्वारे साध्य केले जाऊ शकतात.