વાયર બોન્ડિંગ ટૂલ બોન્ડિંગ વેજ

આ લેખ માઇક્રો એસેમ્બલી વાયર બોન્ડિંગ માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા બોન્ડિંગ વેજની રચના, સામગ્રી અને પસંદગીના વિચારો રજૂ કરે છે. સ્પ્લિટર, જેને સ્ટીલ નોઝલ અને વર્ટિકલ સોય તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ પ્રક્રિયામાં વાયર બોન્ડિંગનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે, જેમાં સામાન્ય રીતે સફાઈ, ડિવાઇસ ચિપ સિન્ટરિંગ, વાયર બોન્ડિંગ, સીલિંગ કેપ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. વાયર બોન્ડિંગ એ ચિપ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે વિદ્યુત ઇન્ટરકનેક્શન અને માહિતી ઇન્ટરકોમ્યુનિકેશનને સાકાર કરવા માટેની તકનીક છે. સ્પ્લિન્ટર વાયર બોન્ડિંગ મશીન પર સ્થાપિત થાય છે. બાહ્ય ઊર્જા (અલ્ટ્રાસોનિક, દબાણ, ગરમી) ની ક્રિયા હેઠળ, ધાતુના પ્લાસ્ટિક વિકૃતિ અને અણુઓના ઘન તબક્કાના પ્રસાર દ્વારા, વાયર (સોનાનો વાયર, સોનાનો વાયર, એલ્યુમિનિયમ વાયર, એલ્યુમિનિયમ સ્ટ્રીપ, કોપર વાયર, કોપર સ્ટ્રીપ) અને બોન્ડિંગ પેડ રચાય છે. આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે ચિપ અને સર્કિટ વચ્ચે ઇન્ટરકનેક્શન પ્રાપ્ત કરવા માટે.

1. બોન્ડિંગ વેજ સ્ટ્રક્ચર

સ્પ્લિટિંગ ટૂલનું મુખ્ય શરીર સામાન્ય રીતે નળાકાર હોય છે, અને કટર હેડનો આકાર ફાચર આકારનો હોય છે. કટરના પાછળના ભાગમાં બોન્ડિંગ લીડમાં પ્રવેશ કરવા માટે એક છિદ્ર હોય છે, અને છિદ્રનું છિદ્ર વપરાયેલ લીડના વાયર વ્યાસ સાથે સંબંધિત હોય છે. કટર હેડના અંતિમ ચહેરામાં ઉપયોગની જરૂરિયાતો અનુસાર વિવિધ રચનાઓ હોય છે, અને કટર હેડનો અંતિમ ચહેરો સોલ્ડર જોઈન્ટનું કદ અને આકાર નક્કી કરે છે. ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે, લીડ વાયર સ્પ્લિટરના ઓપનિંગ હોલમાંથી પસાર થાય છે અને લીડ વાયર અને બોન્ડિંગ એરિયાના આડા પ્લેન વચ્ચે 30° ~ 60° કોણ બનાવે છે. જ્યારે સ્પ્લિટર બોન્ડિંગ એરિયામાં પડે છે, ત્યારે સ્પ્લિટર બોન્ડિંગ એરિયા પર લીડ વાયર દબાવશે જેથી પાવડો અથવા ઘોડાની નાળ સોલ્ડર જોઈન્ટ બને. કેટલાક બોન્ડિંગ વેજ આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવ્યા છે.

2. બોન્ડિંગ વેજ મટિરિયલ

બોન્ડિંગની કાર્ય પ્રક્રિયા દરમિયાન, બોન્ડિંગ વેજમાંથી પસાર થતા બોન્ડિંગ વાયર ક્લીવર હેડ અને સોલ્ડર પેડ મેટલ વચ્ચે દબાણ અને ઘર્ષણ ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ કઠિનતા અને કઠિનતા ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ક્લીવર બનાવવા માટે થાય છે. કાપવા અને બંધન પદ્ધતિઓની જરૂરિયાતોને જોડીને, તે જરૂરી છે કે કાપવાની સામગ્રીમાં ઉચ્ચ ઘનતા, ઉચ્ચ બેન્ડિંગ શક્તિ હોય અને તે સરળ સપાટી પર પ્રક્રિયા કરી શકે. સામાન્ય કટીંગ સામગ્રીમાં ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ (હાર્ડ એલોય), ટાઇટેનિયમ કાર્બાઇડ અને સિરામિક્સનો સમાવેશ થાય છે.

ટંગસ્ટન કાર્બાઇડમાં નુકસાન સામે મજબૂત પ્રતિકાર હોય છે અને શરૂઆતના દિવસોમાં કટીંગ ટૂલ્સના ઉત્પાદનમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો હતો. જો કે, ટંગસ્ટન કાર્બાઇડનું મશીનિંગ પ્રમાણમાં મુશ્કેલ છે, અને ગાઢ અને છિદ્ર મુક્ત પ્રોસેસિંગ સપાટી મેળવવી સરળ નથી. ટંગસ્ટન કાર્બાઇડમાં ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા હોય છે. બોન્ડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન કટીંગ એજ દ્વારા સોલ્ડર પેડ પરની ગરમી વહન ન થાય તે માટે, બોન્ડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કટીંગ એજને ગરમ કરવી આવશ્યક છે.

ટાઇટેનિયમ કાર્બાઇડની સામગ્રીની ઘનતા ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતા ઓછી છે, અને તે ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતા વધુ લવચીક છે. સમાન અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસર અને સમાન બ્લેડ સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કરતી વખતે, ટાઇટેનિયમ કાર્બાઇડ બ્લેડમાં પ્રસારિત થતા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા બ્લેડનું કંપનવિસ્તાર ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ બ્લેડ કરતા 20% વધારે હોય છે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, સરળતા, ઘનતા, છિદ્રો વિના અને સ્થિર રાસાયણિક ગુણધર્મોની ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓને કારણે, કટીંગ ટૂલ્સના ઉત્પાદનમાં સિરામિક્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. સિરામિક ક્લીવર્સના અંતિમ ભાગ અને છિદ્રોની પ્રક્રિયા ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ કરતા વધુ સારી છે. વધુમાં, સિરામિક ક્લીવ્સની થર્મલ વાહકતા ઓછી છે, અને ક્લીવને ગરમ કર્યા વિના છોડી શકાય છે.

3. બોન્ડિંગ વેજ પસંદગી

પસંદગી લીડ વાયરની બોન્ડિંગ ગુણવત્તા નક્કી કરે છે. બોન્ડિંગ પેડનું કદ, બોન્ડિંગ પેડ અંતર, વેલ્ડિંગ ઊંડાઈ, લીડ વ્યાસ અને કઠિનતા, વેલ્ડિંગ ગતિ અને ચોકસાઈ જેવા પરિબળોને વ્યાપકપણે ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ. વેજ સ્પ્લિટ્સ સામાન્ય રીતે 1/16 ઇંચ (1.58 મીમી) વ્યાસના હોય છે અને તેમને ઘન અને હોલો સ્પ્લિટ્સમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. મોટાભાગના વેજ સ્પ્લિટ્સ વાયરને કટરના તળિયે 30°, 45°, અથવા 60° ફીડ એંગલ પર ફીડ કરે છે. ડીપ કેવિટી પ્રોડક્ટ્સ માટે હોલો સ્પ્લિટર્સ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને વાયરને આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે હોલો વેજ સ્પ્લિટરમાંથી ઊભી રીતે પસાર કરવામાં આવે છે. સોલિડ ક્લીવર્સ ઘણીવાર તેમના ઝડપી બોન્ડ રેટ અને ઉચ્ચ સોલ્ડર સંયુક્ત સુસંગતતાને કારણે મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન માટે પસંદ કરવામાં આવે છે. ડીપ કેવિટી પ્રોડક્ટ્સને બોન્ડ કરવાની તેમની ક્ષમતા માટે હોલો સ્પ્લિટ્સ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને ઘન સ્પ્લિટ્સ સાથે બોન્ડિંગમાં તફાવત આકૃતિ 3 માં બતાવવામાં આવ્યો છે.

આકૃતિ 3 પરથી જોઈ શકાય છે કે, જ્યારે ઊંડા પોલાણને જોડવામાં આવે છે અથવા બાજુની દિવાલ હોય છે, ત્યારે સોલિડ સ્પ્લિટ નાઈફનો વાયર બાજુની દિવાલને સ્પર્શવામાં સરળ હોય છે, જેના કારણે છુપાયેલ બોન્ડ બને છે. હોલો સ્પ્લિટ નાઈફ આ સમસ્યાને ટાળી શકે છે. જો કે, સોલિડ સ્પ્લિટ નાઈફની તુલનામાં, હોલો સ્પ્લિટ નાઈફમાં પણ કેટલીક ખામીઓ છે, જેમ કે બોન્ડિંગ રેટ ઓછો, સોલ્ડર જોઈન્ટની સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરવી મુશ્કેલ અને ટેઈલ વાયરની સુસંગતતાને નિયંત્રિત કરવી મુશ્કેલ.

બોન્ડિંગ વેજની ટોચની રચના આકૃતિ 4 માં બતાવવામાં આવી છે.

છિદ્ર વ્યાસ (H): છિદ્ર નક્કી કરે છે કે બોન્ડિંગ લાઇન કટરમાંથી સરળતાથી પસાર થઈ શકે છે કે નહીં. જો આંતરિક છિદ્ર ખૂબ મોટું હોય, તો બોન્ડિંગ બિંદુ ઓફસેટ અથવા LOOP ઓફસેટ થશે, અને સોલ્ડર સાંધાનું વિરૂપતા પણ અસામાન્ય છે. આંતરિક છિદ્ર ખૂબ નાનું છે, બોન્ડિંગ લાઇન અને સ્પ્લિટરની આંતરિક દિવાલ ઘર્ષણ તરફ દોરી જાય છે, જેના પરિણામે ઘસારો થાય છે, બોન્ડિંગ ગુણવત્તા ઘટાડે છે. બોન્ડિંગ વાયરમાં વાયર ફીડિંગ એંગલ હોવાથી, વાયર ફીડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન કોઈ ઘર્ષણ અથવા પ્રતિકાર ન થાય તેની ખાતરી કરવા માટે બોન્ડિંગ વાયરના છિદ્ર અને સ્પ્લિટ છરી વચ્ચેનું અંતર સામાન્ય રીતે 10μm કરતા વધારે હોવું જોઈએ.

ફ્રન્ટ રેડિયસ (FR): FR મૂળભૂત રીતે પ્રથમ બોન્ડને અસર કરતું નથી, મુખ્યત્વે બીજા બોન્ડ ટ્રાન્ઝિશન માટે LOOP પ્રક્રિયા પૂરી પાડે છે, જેથી લાઇન આર્ક બનાવવામાં સરળતા રહે. ખૂબ નાની FR પસંદગી બીજા વેલ્ડીંગ રુટની તિરાડ અથવા ક્રેકીંગમાં વધારો કરશે. સામાન્ય રીતે, FR નું કદ પસંદગી વાયર વ્યાસ જેટલું જ અથવા તેનાથી થોડું મોટું હોય છે; ગોલ્ડ વાયર માટે, FR વાયર વ્યાસ કરતા ઓછું પસંદ કરી શકાય છે.

પાછળનો ત્રિજ્યા (BR): BR મુખ્યત્વે LOOP પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રથમ બોન્ડને સંક્રમિત કરવા માટે વપરાય છે, જે પ્રથમ બોન્ડ લાઇનના ચાપની રચનાને સરળ બનાવે છે. બીજું, તે વાયર તૂટવાની સુવિધા આપે છે. BR ની પસંદગી વાયર તૂટવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ટેઇલ વાયરની રચનામાં સુસંગતતા જાળવવામાં મદદ કરે છે, જે ટેઇલ વાયર નિયંત્રણ માટે ફાયદાકારક છે અને લાંબા ટેઇલ વાયરને કારણે થતા શોર્ટ સર્કિટ તેમજ ટૂંકા ટેઇલ વાયરને કારણે સોલ્ડર જોઈન્ટના નબળા વિકૃતિને ટાળે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, સોનાનો વાયર વાયરને સાફ કરવામાં મદદ કરવા માટે નાના BR નો ઉપયોગ કરે છે. જો BR ખૂબ નાનો પસંદ કરવામાં આવે છે, તો સોલ્ડર જોઈન્ટના મૂળમાં તિરાડો અથવા ફ્રેક્ચર થવાનું સરળ છે; વધુ પડતી પસંદગી વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયામાં અપૂર્ણ વાયર તૂટવાનું કારણ બની શકે છે. સામાન્ય BR ની કદ પસંદગી વાયર વ્યાસ જેટલી જ છે; સોનાના વાયર માટે, BR વાયર વ્યાસ કરતા નાનું પસંદ કરી શકે છે.

બોન્ડ ફ્લેટ（BF）: BF ની પસંદગી વાયર વ્યાસ અને પેડ કદ પર આધાર રાખે છે. GJB548C મુજબ, વેજ વેલ્ડની લંબાઈ વાયર વ્યાસ કરતા 1.5 થી 6 ગણી હોવી જોઈએ, કારણ કે ખૂબ ટૂંકી કી સરળતાથી બોન્ડિંગ મજબૂતાઈને અસર કરી શકે છે અથવા બોન્ડ સુરક્ષિત ન હોઈ શકે. તેથી, તે સામાન્ય રીતે વાયર વ્યાસ કરતા 1.5 ગણું મોટું હોવું જરૂરી છે, અને લંબાઈ પેડ કદ કરતા વધુ અથવા વાયર વ્યાસ કરતા 6 ગણી લાંબી ન હોવી જોઈએ.

બોન્ડ લંબાઈ（BL）：BL મુખ્યત્વે FR, BF અને BR થી બનેલું છે જેમ કે આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. તેથી, જ્યારે પેડનું કદ ખૂબ નાનું હોય, ત્યારે આપણે ધ્યાન આપવું જોઈએ કે સ્પ્લિટિંગ નાઈફના FR, BF અને BR નું કદ પેડના કદની અંદર છે કે નહીં જેથી પેડ સોલ્ડર જોઈન્ટ ઓળંગી ન જાય. સામાન્ય રીતે BL=BF+1/3FR+1/3BR.

4. સારાંશ આપો

બોન્ડિંગ ફાચર માઇક્રોએસેમ્બલી લીડ બોન્ડિંગ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સાધન છે. સિવિલ ક્ષેત્રમાં, લીડ બોન્ડિંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ચિપ, મેમરી, ફ્લેશ મેમરી, સેન્સર, કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, પાવર ડિવાઇસ અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં થાય છે. લશ્કરી ક્ષેત્રમાં, લીડ બોન્ડિંગનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે RF ચિપ્સ, ફિલ્ટર્સ, મિસાઇલ સીકર, શસ્ત્રો અને સાધનો, ઇલેક્ટ્રોનિક માહિતી કાઉન્ટરમેઝર્સ સિસ્ટમ, સ્પેસબોર્ન ફેઝ્ડ એરે રડાર T/R ઘટકો, લશ્કરી ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, એરોસ્પેસ, એવિએશન અને કોમ્યુનિકેશન ઉદ્યોગોમાં થાય છે. આ પેપરમાં, સામાન્ય બોન્ડિંગ વેજની સામગ્રી, માળખું અને પસંદગીનો વિચાર રજૂ કરવામાં આવ્યો છે, જે વપરાશકર્તાઓને સૌથી યોગ્ય વેજ સ્પ્લિટ્સ પસંદ કરવામાં મદદ કરે છે, જેથી સારી વેલ્ડીંગ ગુણવત્તા મેળવી શકાય અને ખર્ચ ઓછો થાય.