اتصال سایشی روشی برای اتصال سیمهای فلزی به پد است، یعنی تکنیکی برای اتصال تراشههای داخلی و خارجی.
از نظر ساختاری، پایههای فلزی به عنوان پلی بین پد تراشه (پیوند اولیه) و پد حامل (پیوند ثانویه) عمل میکنند. در روزهای اولیه، قابهای سربی به عنوان زیرلایههای حامل استفاده میشدند، اما با توسعه سریع فناوری، اکنون PCBها به طور فزایندهای به عنوان زیرلایه مورد استفاده قرار میگیرند. اتصال سیمی که دو پد مستقل را به هم متصل میکند، جنس سرب، شرایط اتصال، موقعیت اتصال (علاوه بر اتصال تراشه و زیرلایه، بلکه اتصال به دو تراشه یا دو زیرلایه) بسیار متفاوت است.
اتصال سیمها: ترمو-کمپرسی/التراسونیک/ترموسونیک
سه روش برای اتصال سیم فلزی به پد وجود دارد:
① روش فشردهسازی حرارتی، پد جوشکاری و شکافدهنده مویرگی (شبیه به ابزار مویرگی شکل برای جابجایی سیمهای فلزی) با روش گرمایش و فشردهسازی؛
② روش اولتراسونیک، بدون گرمایش، موج اولتراسونیک برای اتصال به شکاف مویرگی اعمال میشود.
③ترموسونیک یک روش ترکیبی است که از گرما و فراصوت استفاده میکند.
اولین روش، روش اتصال با فشار گرم است که در آن دمای پد تراشه از قبل تا حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشود و سپس دمای نوک اتصالدهنده مویرگی افزایش مییابد تا به شکل توپ درآید و از طریق اتصالدهنده مویرگی به پد فشار وارد میشود تا سرب فلزی به پد متصل شود.
روش دوم اولتراسونیک، اعمال امواج اولتراسونیک به یک گوه (شبیه به گوه مویین که ابزاری برای حرکت دادن سیمهای فلزی است، اما به شکل توپ در نمیآید) برای اتصال سیمهای فلزی به پد است. مزیت این روش، هزینه کم فرآیند و مواد است. با این حال، از آنجا که روش اولتراسونیک فرآیند گرمایش و فشار را با امواج اولتراسونیک که به راحتی قابل اجرا هستند جایگزین میکند، استحکام کششی پیوند (توانایی کشیدن و بیرون کشیدن سیم پس از اتصال) نسبتاً ضعیف است.
۲. جنس سیمهای اتصال فلزی: طلا (Au)/آلومینیوم (Al)/مس (Cu)
جنس فلز سرب با توجه به بررسی جامع پارامترهای مختلف جوشکاری و ترکیب مناسبترین روش تعیین میشود. مواد معمول سرب فلزی عبارتند از طلا (Au)، آلومینیوم (Al) و مس (Cu).
سیم طلا رسانایی الکتریکی خوب، پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد. با این حال، بزرگترین عیب استفاده اولیه از سیم آلومینیوم، خوردگی آسان آن است. و سختی سیم طلا بالا است، بنابراین میتواند در پیوند اول به خوبی یک توپ تشکیل دهد و میتواند یک حلقه سربی نیم دایرهای (شکلی که از پیوند اول به پیوند دوم تشکیل میشود) درست در پیوند دوم تشکیل دهد.
سیم آلومینیومی قطر بزرگتری نسبت به سیم طلایی دارد و گام آن بزرگتر است. بنابراین، حتی اگر از سیم طلای با خلوص بالا برای تشکیل حلقه سربی استفاده شود، نمیشکند، اما سیم آلومینیومی خالص به راحتی میشکند، بنابراین با مقداری سیلیکون یا منیزیم و آلیاژهای دیگر مخلوط میشود. سیم آلومینیومی عمدتاً در بستهبندیهای دمای بالا (مانند هرمتیک) یا روشهای اولتراسونیک که در آنها نمیتوان از سیم طلایی استفاده کرد، استفاده میشود.
سیم مسی ارزان است، اما بیش از حد سخت است. اگر سختی آن خیلی زیاد باشد، تشکیل یک توپ آسان نیست و هنگام تشکیل حلقه سربی محدودیتهای زیادی وجود دارد. علاوه بر این، در طول فرآیند اتصال توپ باید به پد تراشه فشار وارد شود و اگر سختی آن خیلی زیاد باشد، لایه زیرین پد ترک میخورد. علاوه بر این، ممکن است لایه پد که به طور ایمن متصل شده است، "لایه لایه" شود.
با این حال، به دلیل اینکه سیم کشی فلزی تراشه از مس ساخته شده است، تمایل به استفاده از سیم مسی رو به افزایش است. به منظور رفع معایب سیم مسی، معمولاً آن را با مقدار کمی از مواد دیگر مخلوط میکنند تا آلیاژ تشکیل شود.