Suluhisho

USHIRIKIANO WA WAYA

KARATASI YA UKWELI YA MSINGI WA MAARIFA

Kuunganisha waya ni nini?

Kuunganisha waya ni njia ambayo waya laini ya chuma yenye kipenyo kidogo huunganishwa kwenye uso wa metali unaoendana bila kutumia solder, flux, na katika baadhi ya matukio kwa kutumia joto zaidi ya nyuzi joto 150. Metali laini ni pamoja na Dhahabu (Au), Shaba (Cu), Fedha (Ag), Alumini (Al) na aloi kama vile Palladium-Fedha (PdAg) na zingine.

Kuelewa Mbinu na Michakato ya Kuunganisha Waya kwa Matumizi ya Kuunganisha Elektroniki Ndogo.
Mbinu / Michakato ya Kuunganisha Kabari: Utepe, Mpira wa Thermosonic na Kabari ya Ultrasonic
Uunganishaji wa waya ni njia ya kutengeneza miunganisho kati ya saketi jumuishi (IC) au kifaa sawa cha semiconductor na kifurushi chake au fremu ya lead wakati wa utengenezaji. Pia hutumika sana sasa kutoa miunganisho ya umeme katika mikusanyiko ya pakiti za betri za Lithium-ion. Uunganishaji wa waya kwa ujumla huchukuliwa kuwa wa gharama nafuu na unaonyumbulika zaidi kati ya teknolojia za miunganisho ya kielektroniki ndogo zinazopatikana, na hutumika katika vifurushi vingi vya semiconductor vinavyozalishwa leo. Kuna mbinu kadhaa za uunganishaji wa waya, zinazojumuisha: Uunganishaji wa Waya wa Thermo-Compression:
Uunganishaji wa waya wa kubana kwa joto (unaounganishwa na nyuso zinazowezekana (kawaida Au) pamoja chini ya nguvu ya kubana yenye halijoto ya juu ya kiolesura, kwa kawaida zaidi ya 300°C, ili kutoa weld), ulianzishwa awali katika miaka ya 1950 kwa ajili ya miunganisho ya kielektroniki, hata hivyo hii ilibadilishwa haraka na uunganishaji wa Ultrasonic & Thermosonic katika miaka ya 60 kama teknolojia kuu ya muunganisho. Uunganishaji wa kubana kwa joto bado unatumika kwa matumizi maalum leo, lakini kwa ujumla huepukwa na watengenezaji kutokana na halijoto ya juu (mara nyingi huharibu) kiolesura inayohitajika ili kutengeneza muunganisho wenye mafanikio. Uunganishaji wa Waya wa Kabari ya Ultrasonic:
Katika miaka ya 1960, uunganishaji wa waya wa kabari wa Ultrasonic ukawa mbinu kuu ya muunganisho. Matumizi ya mtetemo wa masafa ya juu (kupitia kibadilisha sauti) kwenye kifaa cha kuunganisha kwa nguvu ya kubana kwa wakati mmoja, yaliruhusu waya za Alumini na Dhahabu kulehemu kwenye joto la kawaida. Mtetemo huu wa Ultrasonic husaidia kuondoa uchafu (oksidi, uchafu, n.k.) kutoka kwenye nyuso za kuunganisha mwanzoni mwa mzunguko wa kuunganisha, na katika kukuza ukuaji wa kati ya metali ili kukuza na kuimarisha kifungo. Masafa ya kawaida ya kuunganisha ni 60 - 120 KHz. Mbinu ya kabari ya ultrasonic ina teknolojia mbili kuu za mchakato: Uunganishaji wa waya mkubwa (mzito) kwa waya zenye kipenyo cha >100µm Uunganishaji mzuri (mdogo) wa waya zenye kipenyo cha <75µm Mifano ya mizunguko ya kawaida ya uunganishaji wa Ultrasonic inaweza kupatikana hapa kwa waya mwembamba na hapa kwa waya mkubwa. Uunganishaji wa waya wa kabari wa Ultrasonic hutumia kifaa maalum cha kuunganisha au "kabari," ambayo kwa kawaida hujengwa kutoka kwa Tungsten Carbide (kwa waya wa Alumini) au Titanium Carbide (kwa waya wa Dhahabu) kulingana na mahitaji ya mchakato na kipenyo cha waya; Vipande vya kauri vilivyo na ncha kwa matumizi tofauti pia vinapatikana. Uunganishaji wa Waya wa Thermosoniki:
Pale ambapo joto la ziada linahitajika (kawaida kwa waya wa Dhahabu, wenye viunganishi vya kuunganisha katika kiwango cha 100 - 250°C), mchakato huu unaitwa uunganishaji wa waya wa Thermosonic. Hii ina faida kubwa kuliko mfumo wa jadi wa ukandamizaji wa joto, kwani halijoto ya chini zaidi ya kiolesura inahitajika (Uunganishaji wa Au kwenye halijoto ya kawaida umetajwa lakini kivitendo hautegemeki bila joto la ziada). Uunganishaji wa Mpira wa Thermosonic:
Aina nyingine ya uunganishaji wa waya wa Thermosonic ni Uunganishaji wa Mpira (tazama mzunguko wa uunganishaji wa mpira hapa). Mbinu hii hutumia kifaa cha uunganishaji wa kapilari wa kauri juu ya miundo ya kitamaduni ya kabari ili kuchanganya sifa bora katika ukandamizaji wa joto na uunganishaji wa ultrasonic bila vikwazo. Mtetemo wa Thermosonic huhakikisha halijoto ya kiolesura inabaki chini, huku uunganishaji wa kwanza, uunganishaji wa mpira uliobanwa kwa joto huruhusu waya na uunganishaji wa pili kuwekwa katika mwelekeo wowote, sio sambamba na uunganishaji wa kwanza, ambao ni kikwazo katika uunganishaji wa waya wa Ultrasonic. Kwa utengenezaji wa kiotomatiki na wa kiwango cha juu, viunganishi vya mpira ni vya kasi zaidi kuliko viunganishi vya Ultrasonic / Thermosonic (Kabari), na kufanya uunganishaji wa mpira wa Thermosonic kuwa teknolojia kuu ya uunganishaji katika vifaa vya elektroniki kwa zaidi ya miaka 50 iliyopita. Uunganishaji wa Ribbon:
Uunganishaji wa utepe, kwa kutumia tepu tambarare za metali, umekuwa ukitawala katika vifaa vya elektroniki vya RF na Microwave kwa miongo kadhaa (utepe hutoa uboreshaji mkubwa katika upotevu wa mawimbi [athari ya ngozi] dhidi ya waya wa kawaida wa mviringo). Riboni ndogo za Dhahabu, kwa kawaida hadi upana wa 75µm na unene wa 25µm, huunganishwa kupitia mchakato wa Thermosonic na kifaa kikubwa cha kuunganisha kabari chenye uso tambarare. Riboni za alumini hadi upana wa 2,000µm na unene wa 250µm pia zinaweza kuunganishwa na mchakato wa kabari ya Ultrasonic, kwani hitaji la miunganisho ya kitanzi cha chini na msongamano mkubwa limeongezeka.

Waya ya kuunganisha dhahabu ni nini?

Kuunganisha waya wa dhahabu ni mchakato ambao waya wa dhahabu huunganishwa kwenye ncha mbili kwenye kusanyiko ili kuunda muunganisho au njia ya upitishaji umeme. Joto, ultrasonic, na nguvu zote hutumika kuunda sehemu za kuunganisha waya wa dhahabu. Mchakato wa kuunda sehemu ya kuunganisha huanza na uundaji wa mpira wa dhahabu kwenye ncha ya kifaa cha kuunganisha waya, kapilari. Mpira huu hubanwa kwenye uso wa kusanyiko wenye joto huku ukitumia kiasi maalum cha nguvu kinachotumika na masafa ya 60kHz - 152kHz ya mwendo wa ultrasonic na kifaa. Mara tu unganisho la kwanza litakapotengenezwa, waya utabadilishwa kwa njia iliyodhibitiwa vizuri ili kuunda umbo linalofaa la kitanzi kwa jiometri ya kusanyiko. Uunganisho wa pili, ambao mara nyingi hujulikana kama kushona, kisha huundwa kwenye uso mwingine kwa kubonyeza chini na waya na kutumia clamp kurarua waya kwenye unganisho.

Uunganishaji wa waya wa dhahabu hutoa mbinu ya muunganisho ndani ya vifurushi ambavyo vinaendesha umeme kwa nguvu nyingi, karibu kiwango cha juu kuliko baadhi ya solders. Zaidi ya hayo, waya za dhahabu zina uvumilivu mkubwa wa oksidi ikilinganishwa na vifaa vingine vya waya na ni laini kuliko nyingi, jambo ambalo ni muhimu kwa nyuso nyeti.
Mchakato unaweza pia kutofautiana kulingana na mahitaji ya kusanyiko. Kwa vifaa nyeti, mpira wa dhahabu unaweza kuwekwa kwenye eneo la pili la kuunganisha ili kuunda kifungo chenye nguvu zaidi na kifungo "laini" ili kuzuia uharibifu wa uso wa sehemu. Kwa nafasi finyu, mpira mmoja unaweza kutumika kama mahali pa kuanzia vifungo viwili, na kutengeneza kifungo chenye umbo la "V". Wakati kifungo cha waya kinahitaji kuwa imara zaidi, mpira unaweza kuwekwa juu ya mshono ili kuunda kifungo cha usalama, na kuongeza uthabiti na nguvu ya waya. Matumizi na tofauti nyingi tofauti za kuunganisha waya hazina kikomo na zinaweza kupatikana kupitia matumizi ya programu otomatiki kwenye mifumo ya vifungo vya waya vya Palomar.