การต่อลวดคืออะไร?

Wore Bonding เป็นวิธีการเชื่อมต่อสายโลหะเข้ากับแผ่นรอง ซึ่งถือเป็นเทคนิคการเชื่อมต่อชิปภายในและภายนอก

ในทางโครงสร้าง ตัวนำโลหะทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างแผ่นชิป (การยึดติดหลัก) และแผ่นพาหะ (การยึดติดรอง) ในยุคแรก กรอบตัวนำถูกใช้เป็นแผ่นรองรับ แต่ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยี ปัจจุบัน PCBS ถูกนำมาใช้เป็นแผ่นรองรับมากขึ้น การยึดติดลวดที่เชื่อมต่อแผ่นแยกสองแผ่น วัสดุตัวนำ สภาวะการยึดติด และตำแหน่งการยึดติด (นอกเหนือจากการเชื่อมต่อชิปและแผ่นรองรับแล้ว ยังเชื่อมต่อกับชิปสองตัวหรือแผ่นรองรับสองตัว) มีความแตกต่างอย่างมาก

1.การเชื่อมด้วยลวด: การบีบอัดด้วยความร้อน/อัลตราโซนิก/เทอร์โมโซนิค
มีสามวิธีในการติดสายโลหะเข้ากับแผ่นรอง:

①วิธีการบีบอัดด้วยความร้อน แผ่นเชื่อมและเครื่องแยกแคปิลลารี (คล้ายกับเครื่องมือรูปแคปิลลารีที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายตะกั่วโลหะ) โดยใช้วิธีการให้ความร้อนและการบีบอัด
②วิธีอัลตราโซนิก โดยไม่ต้องใช้ความร้อน คลื่นอัลตราโซนิกจะถูกใช้กับตัวแยกแคปิลลารีเพื่อการเชื่อมต่อ
③เทอร์โมโซนิคเป็นวิธีการแบบผสมผสานที่ใช้ทั้งความร้อนและอัลตราซาวนด์
วิธีแรกคือวิธีการเชื่อมแบบกดร้อน ซึ่งจะให้ความร้อนกับแผ่นชิปให้ถึงประมาณ 200°C ล่วงหน้า จากนั้นจึงเพิ่มอุณหภูมิของปลายหัวเชื่อมแคปิลลารีเพื่อให้กลายเป็นลูกบอล และเพิ่มแรงกดบนแผ่นผ่านหัวเชื่อมแคปิลลารี เพื่อเชื่อมต่อสายโลหะเข้ากับแผ่น
วิธีอัลตราโซนิกแบบที่สองคือการใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับลิ่ม (คล้ายกับลิ่มแคปิลลารี ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับเคลื่อนย้ายสายโลหะ แต่ไม่เป็นทรงกลม) เพื่อเชื่อมต่อสายโลหะเข้ากับแผ่น ข้อดีของวิธีนี้คือต้นทุนกระบวนการและวัสดุต่ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวิธีอัลตราโซนิกแทนที่กระบวนการให้ความร้อนและแรงดันด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่ใช้งานง่าย ความแข็งแรงแรงดึงที่ยึดติด (ความสามารถในการดึงและดึงสายหลังจากเชื่อมต่อแล้ว) จึงค่อนข้างต่ำ
2.วัสดุของตะกั่วโลหะยึดติด: ทอง (Au)/อลูมิเนียม (Al)/ทองแดง (Cu)
วัสดุของตะกั่วโลหะจะถูกกำหนดโดยพิจารณาจากพารามิเตอร์การเชื่อมที่หลากหลายอย่างครอบคลุมและการผสมผสานวิธีการที่เหมาะสมที่สุด วัสดุตะกั่วโลหะทั่วไป ได้แก่ ทองคำ (Au), อะลูมิเนียม (Al) และทองแดง (Cu)
ลวดทองมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าที่ดี มีความเสถียรทางเคมี และทนต่อการกัดกร่อนสูง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบหลักของการใช้ลวดอลูมิเนียมในช่วงแรกคือการกัดกร่อนได้ง่าย ลวดทองมีความแข็งมาก จึงสามารถขึ้นรูปเป็นก้อนได้ดีในพันธะแรก และสามารถสร้างห่วงตะกั่วรูปครึ่งวงกลม (รูปทรงที่เกิดขึ้นจากพันธะแรกไปยังพันธะที่สอง) ได้พอดีในพันธะที่สอง
ลวดอลูมิเนียมมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าลวดทอง และมีระยะพิทช์ที่กว้างกว่า ดังนั้น แม้จะใช้ลวดทองบริสุทธิ์สูงทำเป็นวงแหวนตะกั่ว ลวดก็จะไม่ขาด แต่ลวดอลูมิเนียมบริสุทธิ์หักง่าย จึงมักผสมกับซิลิคอนหรือแมกนีเซียมและโลหะผสมอื่นๆ ลวดอลูมิเนียมส่วนใหญ่ใช้ในบรรจุภัณฑ์ที่อุณหภูมิสูง (เช่น บรรจุภัณฑ์แบบเฮอร์เมติก) หรืออัลตราโซนิก ซึ่งไม่สามารถใช้ลวดทองได้
ลวดทองแดงมีราคาถูกแต่แข็งเกินไป หากความแข็งสูงเกินไป จะทำให้ขึ้นรูปเป็นก้อนได้ยาก และยังมีข้อจำกัดมากมายในการขึ้นรูปวงแหวนตะกั่ว นอกจากนี้ ควรใช้แรงกดบนแผ่นชิประหว่างกระบวนการเชื่อมติดลูกบอล หากความแข็งสูงเกินไป ฟิล์มที่ด้านล่างของแผ่นชิปจะแตกร้าว นอกจากนี้ ชั้นแผ่นชิปที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาอาจเกิดการลอกได้

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสายโลหะของชิปทำจากทองแดง จึงมีแนวโน้มการใช้ลวดทองแดงเพิ่มมากขึ้น เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของลวดทองแดง มักนำไปผสมกับวัสดุอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อสร้างโลหะผสม