সমাধান

তারের বন্ধন

জ্ঞানভান্ডার তথ্যপত্র

ওয়্যার বন্ডিং বলতে কী বোঝায়?

ওয়্যার বন্ডিং হলো এমন একটি পদ্ধতি, যার মাধ্যমে কম ব্যাসের নরম ধাতব তারকে সোল্ডার বা ফ্লাক্স ব্যবহার না করে এবং ক্ষেত্রবিশেষে ১৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপ প্রয়োগ করে কোনো উপযুক্ত ধাতব পৃষ্ঠের সাথে যুক্ত করা হয়। নরম ধাতুগুলোর মধ্যে রয়েছে সোনা (Au), তামা (Cu), রূপা (Ag), অ্যালুমিনিয়াম (Al) এবং প্যালাডিয়াম-সিলভার (PdAg)-এর মতো সংকর ধাতু ও অন্যান্য।

মাইক্রো ইলেকট্রনিক্স অ্যাসেম্বলি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ওয়্যার বন্ডিং কৌশল ও প্রক্রিয়া বোঝা।
ওয়েজ বন্ডিং কৌশল / প্রক্রিয়া: রিবন, থার্মোসোনিক বল ও আলট্রাসোনিক ওয়েজ বন্ড
ওয়্যার বন্ডিং হলো উৎপাদনের সময় একটি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC) বা অনুরূপ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস এবং এর প্যাকেজ বা লিডফ্রেমের মধ্যে সংযোগ স্থাপনের একটি পদ্ধতি। এটি এখন লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি প্যাক অ্যাসেম্বলিতে বৈদ্যুতিক সংযোগ প্রদানের জন্যও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উপলব্ধ মাইক্রোইলেকট্রনিক ইন্টারকানেক্ট প্রযুক্তিগুলোর মধ্যে ওয়্যার বন্ডিংকে সাধারণত সবচেয়ে সাশ্রয়ী এবং নমনীয় বলে মনে করা হয় এবং বর্তমানে উৎপাদিত অধিকাংশ সেমিকন্ডাক্টর প্যাকেজে এটি ব্যবহৃত হয়। বিভিন্ন ওয়্যার বন্ডিং কৌশল রয়েছে, যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত হলো: থার্মো-কমপ্রেশন ওয়্যার বন্ডিং:
থার্মো-কমপ্রেশন ওয়্যার বন্ডিং (একটি ওয়েল্ড তৈরি করার জন্য দুটি সম্ভাব্য পৃষ্ঠকে (সাধারণত সোনা) একটি ক্ল্যাম্পিং ফোর্সের অধীনে উচ্চ ইন্টারফেস তাপমাত্রায় (সাধারণত ৩০০°C-এর বেশি) একত্রিত করা) প্রাথমিকভাবে ১৯৫০-এর দশকে মাইক্রোইলেকট্রনিক্স ইন্টারকানেক্টের জন্য তৈরি করা হয়েছিল, তবে ৬০-এর দশকে আল্ট্রাসনিক এবং থার্মোসনিক বন্ডিং প্রধান ইন্টারকানেক্ট প্রযুক্তি হিসাবে এটিকে দ্রুত প্রতিস্থাপন করে। থার্মো-কমপ্রেশন বন্ডিং আজও বিশেষ কিছু ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, কিন্তু একটি সফল বন্ড তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ (প্রায়শই ক্ষতিকর) ইন্টারফেস তাপমাত্রার কারণে নির্মাতারা সাধারণত এটি এড়িয়ে চলেন। আল্ট্রাসনিক ওয়েজ ওয়্যার বন্ডিং:
১৯৬০-এর দশকে আলট্রাসনিক ওয়েজ ওয়্যার বন্ডিং আন্তঃসংযোগের প্রধান পদ্ধতি হয়ে ওঠে। একটি অনুনাদী ট্রান্সডিউসারের মাধ্যমে বন্ডিং টুলে উচ্চ কম্পাঙ্কের কম্পন প্রয়োগ এবং একই সাথে ক্ল্যাম্পিং ফোর্স প্রয়োগের ফলে অ্যালুমিনিয়াম ও সোনার তারকে কক্ষ তাপমাত্রায় ঝালাই করা সম্ভব হয়েছিল। এই আলট্রাসনিক কম্পন বন্ডিং চক্রের শুরুতে বন্ডিং পৃষ্ঠ থেকে দূষক পদার্থ (অক্সাইড, অপদ্রব্য ইত্যাদি) অপসারণে এবং আন্তঃধাতব বৃদ্ধিকে ত্বরান্বিত করে বন্ধনকে আরও উন্নত ও শক্তিশালী করতে সহায়তা করে। বন্ডিং-এর জন্য সাধারণ ফ্রিকোয়েন্সি হলো ৬০ – ১২০ কিলোহার্টজ। আলট্রাসনিক ওয়েজ কৌশলের দুটি প্রধান প্রসেস টেকনোলজি রয়েছে: >১০০µm ব্যাসের তারের জন্য বড় (ভারী) ওয়্যার বন্ডিং এবং <৭৫µm ব্যাসের তারের জন্য সূক্ষ্ম (ছোট) ওয়্যার বন্ডিং। সূক্ষ্ম তারের জন্য সাধারণ আলট্রাসনিক বন্ডিং চক্রের উদাহরণ এখানে এবং বড় তারের জন্য এখানে পাওয়া যাবে। আলট্রাসনিক ওয়েজ ওয়্যার বন্ডিং-এ একটি নির্দিষ্ট বন্ডিং টুল বা “ওয়েজ” ব্যবহার করা হয়, যা সাধারণত প্রসেসের প্রয়োজনীয়তা এবং তারের ব্যাসের উপর নির্ভর করে টাংস্টেন কার্বাইড (অ্যালুমিনিয়াম তারের জন্য) বা টাইটানিয়াম কার্বাইড (সোনা তারের জন্য) দিয়ে তৈরি করা হয়; বিশেষ প্রয়োগের জন্য সিরামিক টিপযুক্ত ওয়েজও পাওয়া যায়। থার্মোসনিক ওয়্যার বন্ডিং:
যেখানে অতিরিক্ত তাপের প্রয়োজন হয় (সাধারণত সোনার তারের জন্য, যেখানে বন্ডিং ইন্টারফেসের তাপমাত্রা ১০০ – ২৫০°C এর মধ্যে থাকে), সেই প্রক্রিয়াটিকে থার্মোসোনিক ওয়্যার বন্ডিং বলা হয়। প্রচলিত থার্মো-কমপ্রেশন সিস্টেমের তুলনায় এর অনেক বড় সুবিধা রয়েছে, কারণ এতে অনেক কম ইন্টারফেস তাপমাত্রার প্রয়োজন হয় (ঘরের তাপমাত্রায় Au বন্ডিংয়ের কথা উল্লেখ করা হয়েছে, কিন্তু বাস্তবে অতিরিক্ত তাপ ছাড়া এটি নির্ভরযোগ্য নয়)। থার্মোসোনিক বল বন্ডিং:
থার্মোসোনিক ওয়্যার বন্ডিং-এর আরেকটি রূপ হলো বল বন্ডিং (বল বন্ড চক্রটি এখানে দেখুন)। এই পদ্ধতিতে, প্রচলিত ওয়েজ ডিজাইনের পরিবর্তে একটি সিরামিক ক্যাপিলারি বন্ডিং টুল ব্যবহার করা হয়, যা থার্মো-কমপ্রেশন এবং আলট্রাসোনিক বন্ডিং উভয়ের সেরা গুণাবলীকে অসুবিধাগুলো ছাড়াই একত্রিত করে। থার্মোসোনিক কম্পন ইন্টারফেসের তাপমাত্রা কম রাখতে সাহায্য করে, অন্যদিকে প্রথম ইন্টারকানেক্ট, অর্থাৎ তাপীয়ভাবে সংকুচিত বল বন্ড, ওয়্যার এবং দ্বিতীয় বন্ডকে যেকোনো দিকে স্থাপন করার সুযোগ দেয়; এটি প্রথম বন্ডের সাথে একই সরলরেখায় থাকে না, যা আলট্রাসোনিক ওয়্যার বন্ডিং-এর একটি সীমাবদ্ধতা। স্বয়ংক্রিয় এবং উচ্চ-পরিমাণ উৎপাদনের জন্য, বল বন্ডারগুলো আলট্রাসোনিক / থার্মোসোনিক (ওয়েজ) বন্ডারের চেয়ে অনেক দ্রুত, যা গত ৫০ বছরেরও বেশি সময় ধরে মাইক্রোইলেকট্রনিক্সে থার্মোসোনিক বল বন্ডিংকে প্রভাবশালী ইন্টারকানেক্ট প্রযুক্তি হিসেবে প্রতিষ্ঠিত করেছে। রিবন বন্ডিং:
ফ্ল্যাট ধাতব টেপ ব্যবহার করে রিবন বন্ডিং পদ্ধতিটি কয়েক দশক ধরে আরএফ (RF) এবং মাইক্রোওয়েভ ইলেকট্রনিক্সে প্রভাবশালী হয়ে আসছে (প্রচলিত গোলাকার তারের তুলনায় রিবন সিগন্যাল লস [স্কিন এফেক্ট] কমাতে উল্লেখযোগ্য উন্নতি সাধন করে)। সাধারণত ৭৫µm পর্যন্ত চওড়া এবং ২৫µm পর্যন্ত পুরু ছোট সোনার রিবন একটি বড় ফ্ল্যাট-ফেসড ওয়েজ বন্ডিং টুলের সাহায্যে থার্মোসোনিক প্রক্রিয়ায় বন্ড করা হয়। কম লুপ ও উচ্চ ঘনত্বের ইন্টারকানেক্টের চাহিদা বৃদ্ধি পাওয়ায়, ২,০০০µm পর্যন্ত চওড়া এবং ২৫০µm পর্যন্ত পুরু অ্যালুমিনিয়ামের রিবনও আলট্রাসোনিক ওয়েজ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বন্ড করা যায়।

গোল্ড বন্ডিং ওয়্যার কী?

গোল্ড ওয়্যার বন্ডিং হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি অ্যাসেম্বলির দুটি বিন্দুতে সোনার তার সংযুক্ত করে একটি আন্তঃসংযোগ বা বৈদ্যুতিক পরিবাহী পথ তৈরি করা হয়। সোনার তারের সংযোগ বিন্দুগুলো তৈরি করার জন্য তাপ, আল্ট্রাসনিক এবং বল—এই সবগুলোই ব্যবহার করা হয়। সংযোগ বিন্দু তৈরির প্রক্রিয়াটি শুরু হয় ওয়্যার বন্ড টুল, অর্থাৎ ক্যাপিলারির ডগায় একটি সোনার বল তৈরির মাধ্যমে। এই বলটিকে উত্তপ্ত অ্যাসেম্বলির পৃষ্ঠের উপর চাপ দেওয়া হয় এবং একই সাথে টুলটির সাহায্যে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বল ও ৬০kHz - ১৫২kHz কম্পাঙ্কের আল্ট্রাসনিক গতি প্রয়োগ করা হয়। প্রথম বন্ডটি তৈরি হয়ে গেলে, অ্যাসেম্বলির জ্যামিতির জন্য উপযুক্ত লুপ আকৃতি তৈরি করতে তারটিকে অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত উপায়ে চালনা করা হয়। এরপর দ্বিতীয় বন্ডটি, যা প্রায়শই স্টিচ নামে পরিচিত, অন্য পৃষ্ঠে তৈরি করা হয়। এর জন্য তারটিকে নিচের দিকে চাপ দিয়ে এবং একটি ক্ল্যাম্প ব্যবহার করে বন্ডের স্থানে তারটিকে ছিঁড়ে ফেলা হয়।

গোল্ড ওয়্যার বন্ডিং প্যাকেজের অভ্যন্তরে আন্তঃসংযোগের এমন একটি পদ্ধতি প্রদান করে যা অত্যন্ত বিদ্যুৎ পরিবাহী, এবং এর ক্ষমতা কিছু সোল্ডারের তুলনায় প্রায় দশগুণ বেশি। এছাড়াও, অন্যান্য তারের উপাদানের তুলনায় সোনার তারের জারণ সহনশীলতা বেশি এবং এটি বেশিরভাগের চেয়ে নরম, যা সংবেদনশীল পৃষ্ঠতলের জন্য অপরিহার্য।
অ্যাসেম্বলির প্রয়োজন অনুসারেও প্রক্রিয়াটি ভিন্ন হতে পারে। সংবেদনশীল উপকরণের ক্ষেত্রে, একটি শক্তিশালী বন্ড এবং কম্পোনেন্টের পৃষ্ঠের ক্ষতি রোধ করার জন্য একটি "নরম" বন্ড তৈরি করতে দ্বিতীয় বন্ডিং এরিয়াতে একটি গোল্ড বল স্থাপন করা যেতে পারে। সংকীর্ণ স্থানে, দুটি বন্ডের সূচনা বিন্দু হিসাবে একটি একক বল ব্যবহার করা যেতে পারে, যা একটি "V" আকৃতির বন্ড তৈরি করে। যখন একটি ওয়্যার বন্ডকে আরও মজবুত করার প্রয়োজন হয়, তখন একটি সিকিউরিটি বন্ড তৈরি করতে স্টিচের উপরে একটি বল স্থাপন করা যেতে পারে, যা ওয়্যারের স্থায়িত্ব এবং শক্তি বৃদ্ধি করে। ওয়্যার বন্ডিংয়ের বিভিন্ন প্রয়োগ এবং বৈচিত্র্য প্রায় সীমাহীন এবং পালোমারের ওয়্যার বন্ড সিস্টেমে থাকা স্বয়ংক্রিয় সফটওয়্যার ব্যবহারের মাধ্যমে তা অর্জন করা সম্ভব।