الحلول

ربط الأسلاك

صحيفة حقائق قاعدة المعرفة

ما هو ربط الأسلاك؟

ربط الأسلاك هو الطريقة التي يتم من خلالها ربط سلك معدني ناعم ذو قطر صغير بسطح معدني متوافق دون استخدام اللحام، أو التدفق، وفي بعض الحالات باستخدام حرارة أعلى من 150 درجة مئوية. تشمل المعادن الناعمة الذهب (Au)، والنحاس (Cu)، والفضة (Ag)، والألومنيوم (Al)، والسبائك مثل البلاديوم والفضة (PdAg) وغيرها.

فهم تقنيات وعمليات ربط الأسلاك لتطبيقات تجميع الإلكترونيات الدقيقة.
تقنيات/عمليات ربط الإسفين: الشريط، والكرة الحرارية، والربط الإسفيني بالموجات فوق الصوتية
ربط الأسلاك هو طريقة عمل وصلات بينية بين دائرة متكاملة (IC) أو جهاز شبه موصل مماثل وحزمته أو إطار الرصاص أثناء التصنيع. كما أنه يستخدم بشكل شائع الآن لتوفير التوصيلات الكهربائية في مجموعات بطاريات الليثيوم أيون. ويعتبر ربط الأسلاك بشكل عام هو الأكثر فعالية من حيث التكلفة والمرونة من بين تقنيات التوصيل البيني الإلكترونية الدقيقة المتاحة، ويستخدم في غالبية حزم أشباه الموصلات المنتجة اليوم. هناك عدة تقنيات لربط الأسلاك، تشمل: ربط الأسلاك بالضغط الحراري:
تم تطوير ربط الأسلاك بالضغط الحراري (الذي يتم دمجه مع الأسطح المحتملة (عادةً Au) معًا تحت قوة تثبيت ذات درجات حرارة عالية للواجهة، عادة أكبر من 300 درجة مئوية، لإنتاج لحام)، في البداية في الخمسينيات من القرن الماضي للتوصيلات الإلكترونية الدقيقة، ولكن هذا كان تم استبدالها سريعًا بالترابط بالموجات فوق الصوتية والحرارية في الستينيات باعتبارها تقنية التوصيل البيني السائدة. لا يزال ربط الضغط الحراري قيد الاستخدام في التطبيقات المتخصصة اليوم، ولكن يتم تجنبه عمومًا من قبل الشركات المصنعة بسبب درجات حرارة الواجهة المرتفعة (التي غالبًا ما تكون ضارة) اللازمة لإنشاء رابطة ناجحة. ربط الأسلاك الإسفينية بالموجات فوق الصوتية:
في ستينيات القرن العشرين، أصبح ربط الأسلاك الإسفينية بالموجات فوق الصوتية هو المنهجية السائدة للربط البيني. إن تطبيق اهتزاز عالي التردد (عبر محول رنين) على أداة الربط مع قوة تثبيت متزامنة، سمح بلحام أسلاك الألمنيوم والذهب في درجة حرارة الغرفة. يساعد هذا الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية في إزالة الملوثات (الأكاسيد والشوائب وما إلى ذلك) من أسطح الترابط في بداية دورة الترابط، وفي تعزيز النمو بين المعادن لمواصلة تطوير وتقوية الترابط. الترددات النموذجية للربط هي 60 - 120 كيلو هرتز. تشتمل تقنية الإسفين بالموجات فوق الصوتية على تقنيتين رئيسيتين للعملية: ربط الأسلاك الكبيرة (الثقيلة) لأسلاك قطرها > 100 ميكرومتر، ربط الأسلاك الدقيقة (الصغيرة) لأسلاك قطرها <75 ميكرومتر، يمكن العثور هنا على أمثلة لدورات الربط بالموجات فوق الصوتية النموذجية للأسلاك الدقيقة وهنا للأسلاك الكبيرة. يستخدم ربط الأسلاك الإسفينية بالموجات فوق الصوتية أداة ربط محددة أو "إسفين"، يتم تصنيعها عادةً من كربيد التنجستن (لسلك الألومنيوم) أو كربيد التيتانيوم (للسلك الذهبي) اعتمادًا على متطلبات العملية وأقطار السلك؛ تتوفر أيضًا أسافين ذات رؤوس سيراميك لتطبيقات متميزة.
عندما تكون هناك حاجة إلى تسخين إضافي (عادةً للأسلاك الذهبية، مع واجهات ربط في نطاق 100 - 250 درجة مئوية)، تسمى العملية ربط الأسلاك الحرارية. يتمتع هذا بمزايا كبيرة مقارنةً بنظام الضغط الحراري التقليدي، حيث يلزم درجات حرارة واجهة أقل بكثير (تم ذكر الترابط الاتحاد الأفريقي في درجة حرارة الغرفة ولكن في الممارسة العملية لا يمكن الاعتماد عليه بدون حرارة إضافية).
شكل آخر من أشكال ربط الأسلاك الحرارية هو ربط الكرة (انظر دورة الرابطة الكروية هنا). تستخدم هذه المنهجية أداة ربط شعرية خزفية فوق تصميمات الإسفين التقليدية للجمع بين أفضل الصفات في كل من الضغط الحراري والترابط بالموجات فوق الصوتية دون أي عيوب. يضمن الاهتزاز الحراري بقاء درجة حرارة الواجهة منخفضة، بينما يسمح الوصل البيني الأول، الرابطة الكروية المضغوطة حراريًا، بوضع السلك والرابطة الثانوية في أي اتجاه، وليس في خط مع الرابطة الأولى، وهو قيد في ربط الأسلاك بالموجات فوق الصوتية . بالنسبة للتصنيع الأوتوماتيكي بكميات كبيرة، تكون أدوات ربط الكرات أسرع بكثير من أدوات الربط بالموجات فوق الصوتية / الحرارية (الإسفين)، مما يجعل ربط الكرة الحراري هو تقنية التوصيل البيني السائدة في الإلكترونيات الدقيقة على مدار أكثر من 50 عامًا.
كان ربط الشريط، باستخدام الأشرطة المعدنية المسطحة، هو السائد في إلكترونيات الترددات اللاسلكية والميكروويف لعقود من الزمن (يوفر الشريط تحسنًا كبيرًا في فقدان الإشارة [تأثير الجلد] مقابل الأسلاك المستديرة التقليدية). يتم ربط شرائط الذهب الصغيرة، التي يصل عرضها عادةً إلى 75 ميكرومتر وسمكها 25 ميكرومتر، عبر عملية حرارية باستخدام أداة ربط إسفينية كبيرة مسطحة الوجه. ويمكن أيضًا ربط شرائط الألومنيوم التي يصل عرضها إلى 2000 ميكرومتر وسمكها 250 ميكرومتر بعملية إسفين بالموجات فوق الصوتية، كما لقد زادت الحاجة إلى الوصلات البينية ذات الحلقة السفلية وعالية الكثافة.

ما هو سلك الربط الذهبي؟

ربط الأسلاك الذهبية هو العملية التي يتم من خلالها ربط الأسلاك الذهبية بنقطتين في مجموعة لتشكيل ترابط أو مسار موصل كهربائيًا. يتم استخدام الحرارة والموجات فوق الصوتية والقوة لتشكيل نقاط التعلق بالسلك الذهبي. تبدأ عملية إنشاء نقطة التعلق بتكوين كرة ذهبية عند طرف أداة ربط السلك، وهي الشعيرات الدموية. يتم الضغط على هذه الكرة على سطح التجميع الساخن أثناء تطبيق كمية محددة من القوة وتردد 60 كيلو هرتز - 152 كيلو هرتز من الحركة بالموجات فوق الصوتية باستخدام الأداة. بمجرد إجراء الرابطة الأولى، سيتم التلاعب بالسلك في نظام يتم التحكم فيه بإحكام. طريقة لتشكيل شكل الحلقة المناسب لهندسة التجميع. يتم بعد ذلك تشكيل الرابطة الثانية، والتي يشار إليها غالبًا باسم الغرزة، على السطح الآخر عن طريق الضغط لأسفل بالسلك واستخدام المشبك لتمزيق السلك عند الرابطة.

يوفر ربط الأسلاك الذهبية طريقة ربط بيني داخل حزم عالية التوصيل للكهرباء، تقريبًا أكبر من بعض اللحامات. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الأسلاك الذهبية بقدرة عالية على تحمل الأكسدة مقارنة بمواد الأسلاك الأخرى وهي أكثر نعومة من معظمها، وهو أمر ضروري للأسطح الحساسة.
يمكن أن تختلف العملية أيضًا بناءً على احتياجات التجميع. مع المواد الحساسة، يمكن وضع كرة ذهبية على منطقة الربط الثانية لإنشاء رابطة أقوى ورابطة "أكثر ليونة" لمنع تلف سطح المكون. مع المساحات الضيقة، يمكن استخدام كرة واحدة كنقطة بداية لرابطين، وتشكيل رابطة على شكل حرف "V". عندما تحتاج رابطة السلك إلى أن تكون أكثر قوة، يمكن وضع كرة فوق الغرزة لتكوين رابطة أمان، مما يزيد من ثبات السلك وقوته. إن التطبيقات والاختلافات العديدة لربط الأسلاك لا حدود لها تقريبًا ويمكن تحقيقها من خلال استخدام البرنامج الآلي في أنظمة ربط الأسلاك الخاصة بشركة Palomar.