Ball Bonder vs. Wedge Bonder vs. Heavy Wire Bonder: Vodič za odabir

Izbor mašine za spajanje žica počinje sa međusobnim povezivanjem koje je proizvodu potrebno, a ne sa preferiranom markom mašine. Mašine za spajanje žica kuglicama, mašine za spajanje tankom žicom klinovima i mašine za spajanje debelim žicama koriste različite alate, sisteme za kontrolu žica i procesne uslove, čak i kada se sve tri mašine široko opisuju kao oprema za spajanje žica.

Razlika je također preciznija nego što tri oznake mogu sugerirati. Spajanje debelim žicama je uglavnom primjena spajanja klin-klin dizajnirana za veće aluminijske ili bakrene žice, trake i međusobne veze veće struje. Ne treba je tretirati kao potpuno odvojen princip spajanja od spajanja klinom.

Za opće objašnjenje opreme za spajanje žica i osnovnih koraka procesa, pregledajteVodič za tehnologiju žičanog vezivanjaOvaj članak se fokusira na odabir ispravnog smjera opreme za definirani paket i proizvodne zahtjeve.

Počnite sa zahtjevom za međusobno povezivanje

Kategorija mašine ne može se pouzdano odabrati samo na osnovu naziva kućišta. Dva proizvoda opisana kao energetski uređaji, senzori ili poluprovodnički moduli mogu zahtijevati vrlo različite materijale žica, geometrije spojeva i proizvodne sisteme.

Ove zahtjeve treba definirati prije nego što se pojedinačni modeli uporede. Mašina koja podržava ispravan materijal žice i dalje može biti neprikladna zbog svoje površine spajanja, držača obratka, automatizacije, mogućnosti petlje ili konfiguracije softvera.

Ball Bonders daju prioritet produktivnosti i fleksibilnosti fine žice

Kuglično spajanje obično formira kuglu u slobodnom zraku na kraju fine žice pomoću elektronskog sistema za gašenje plamena. Keramička kapilara postavlja kuglu na prvu lokaciju spajanja, formira žičanu petlju i dovršava vezu šavnim spajanjem na drugoj lokaciji.

Moderno kuglično lijepljenje se obično povezuje s finom zlatnom i bakrenom žicom, pakiranjem poluvodiča visoke gustoće i automatiziranom proizvodnjom. Ovisno o mašini i procesu pakiranja, primjene mogu uključivati:

• Logika, memorija i analogna integrirana kola

• Diskretni poluprovodnički uređaji

• LED i optoelektronski paketi

• Paketi sa složenim matricama i višečipnim kućištima

• Dizajni međusobnog povezivanja sistema u paketu i visoke gustoće

• Sklapanje olovnih okvira i podloge velikog obima

Razlozi za procjenu Ball Bondera

• Visoka proizvodnja je važna.

• Paket koristi finu zlatnu ili bakrenu žicu.

• Raspored veze zahtijeva da se žice šire u mnogim smjerovima.

• Proizvod ima veliki broj veza po uređaju.

• Potrebna je montaža paketa s finim korakom i visokom gustoćom.

• Automatizirano rukovanje materijalom i kontrola recepata velikih količina su prioriteti.

Kapilara pruža značajnu fleksibilnost u smjeru jer okrugli alat može formirati petlje prema različitim lokacijama druge veze bez potrebe da sama veza prati klinastu orijentaciju.

Uslovi koji i dalje zahtijevaju verifikaciju

Prisustvo glave sa kugličnom vezom ne garantuje kompatibilnost sa svakim paketom fine žice. Odabir mašine i dalje mora uzeti u obzir:

• Podržani materijal i promjer žice

• EFO sistem i stabilnost lopte u slobodnom zraku

• Geometrija kapilara i razmak alata

• Zahtjev za razmak pločica i postavljanje spoja

• Visina petlje, raspon i geometrija složenog matrice

• Temperatura držača i podrška za paket

• Mogućnost korištenja bakrene žice i zahtjevi za zaštitni plin gdje je primjenjivo

• Rukovalac, vodeći okvir ili format supstrata

Stoga, brza kuglična lepljiva mašina može biti ispravna kategorija mašine, ali i dalje zahtijeva drugačiju glavu za vezivanje, držač obratka, kapilaru ili softversku opciju za predviđeni paket.

Lepilice s tankim žičanim klinovima podržavaju niske petlje i usmjereno lijepljenje

Klinasto spajanje koristi alat u obliku klina za pritiskanje žice na površinu spoja, dok ultrazvučna energija i sila stvaraju međusobnu vezu. Proces obično stvara klinaste veze na oba kraja žice i ne zahtijeva formiranje kuglica slobodnog zraka.

Za klinasto spajanje tankom žicom može se koristiti aluminijska, zlatna ili bakrena žica, ovisno o mašini, alatu i procesu. Često se procjenjuje gdje geometrija paketa, termička ograničenja ili oblik međusobnih veza čine klinasto spajanje pogodnijim od konvencionalnog načina spajanja kuglicama.

Razlozi za procjenu uređaja za vezivanje klinovima tankom žicom

• Paket zahtijeva vrlo niske ili kratke petlje.

• Vertikalni razmak iznad paketa je ograničen.

• Aplikacija koristi finu aluminijsku žicu.

• Poželjno je ultrazvučno lijepljenje na niskim temperaturama.

• Geometrija veze zahtijeva izdužene klinaste veze.

• Za RF ili visokofrekventno međusobno povezivanje potrebna je traka.

• Proizvod je hibridno kolo, senzor, MEMS uređaj, RF modul ili specijalizirani mikroelektronski sklop.

Usmjerenost klinastog alata je važan faktor dizajna. Alat, glava za spajanje ili obradak moraju biti orijentirani prema putanji žice. Ovo može pružiti snažnu kontrolu nad smjerom spajanja i geometrijom niskog profila, ali također može utjecati na vrijeme ciklusa i arhitekturu mašine.

Fini korak ne znači automatski i klinasto lijepljenje

I moderni kuglični i klinasti vezivni strojevi mogu podržati primjene finog koraka pod odgovarajućim uvjetima. Ispravan izbor ovisi o kompletnoj geometriji.

Kuglično spajanje može ostati poželjnije kada su visoki izlaz i višesmjerno širenje važniji. Klinasto spajanje može postati atraktivnije kada dizajn kontroliraju mala visina petlje, uske izdužene veze, dubok pristup, materijal žice ili orijentacija trake.

Veze od teških žica opslužuju energetske i visokostrujne međusobne veze

Uređaj za vezivanje debelom žicom je uglavnom ultrazvučni sistem klin-klin konfigurisan za veću žicu ili traku. Glava za vezivanje, pretvarač, vodilice žice, stezaljke, rezač i držač radnog komada dizajnirani su za bitno drugačija mehanička opterećenja od sistema s tankom žicom.

Tipični smjerovi materijala uključuju okruglu aluminijsku ili bakrenu žicu i aluminijsku ili bakrenu traku. Stvarni podržani raspon ovisi o glavi za spajanje i konfiguraciji stroja.

Tipične primjene teških žica

• Moduli poluprovodnika snage

• Sklapanje IGBT i SiC uređaja

• Automobilski vučni inverteri

• DC/DC pretvarači i industrijska energetska elektronika

• Međusobne veze baterijskih modula i ćelija

• Diskretni uređaji visoke struje

• Hibridni sklopovi za napajanje

• Bakrene ili aluminijske međusobne veze velike površine

Razlozi za procjenu uređaja za vezivanje teškom žicom

• Međusobni spoj mora prenositi veću struju od konvencionalne tanke žice.

• Dizajn zahtijeva debelu aluminijsku ili bakrenu žicu.

• Traka je potrebna za povećanje površine međusobnog povezivanja ili podršku određenog električnog dizajna.

• Paket ima veliku površinu za spajanje ili format energetskog modula.

• Proces zahtijeva više paralelnih žica ili traka.

• Mehanička izdržljivost pod termičkim i vibracijskim naprezanjima je važna.

• Proizvodnoj liniji je potrebno automatizirano rukovanje modulima, olovnim okvirima ili baterijama.

Opremu za tešku žicu ne treba birati samo na osnovu nazivne struje konačnog uređaja. Mašina mora odgovarati i veličini podloge, materijalu površine, deformaciji žice, ultrazvučnoj snazi, nosaču držača, krutosti paketa i potrebnoj metodi ispitivanja spoja.

Uporedite tri smjera za opremu

Ova tabela identifikuje vjerovatni smjer razvoja opreme. Ona ne zamjenjuje pregled primjene, jer pojedinačne mašine unutar iste kategorije mogu imati vrlo različita područja spajanja, raspone žica, automatizaciju i funkcije praćenja kvaliteta.

Samo žičani materijal ne može odabrati mašinu

Izjave poput „koristimo bakarnu žicu“ ili „proizvod zahtijeva aluminijumsku žicu“ nisu dovoljne za odabir mašine.

Bakar se može pojaviti u primjenama spajanja kuglica tankom žicom, spajanja klinovima tankom žicom ili u primjenama s debelim žicama za napajanje. Aluminij je snažno povezan s spajanjem klinovima, ali njegov potrebni promjer i geometrija paketa određuju da li je projektu potrebna proizvodna platforma s tankom žicom ili s debelom žicom.

Za svaku predloženu žicu ili traku, potvrdite:

• Materijal i legura

• Prečnik ili širina i debljina trake

• Vrsta kalema i način hranjenja

• Potrebna geometrija alata

• Materijal za kontaktne pločice i terminale

• Ultrazvučna frekvencija i raspon procesne energije

• Geometrija petlje ili putanje vrpce

• Očekivano ponašanje pri povlačenju, smicanju ili ljuštenju

Spisak mašina koji spominje tačan metal, ali ne identifikuje podržane dimenzije, glavu za vezivanje i alate, nije potpun za potrebe odabira.

Geometrija paketa može nadjačati opće pravilo primjene

Tipične oznake primjene su korisne, ali nisu apsolutne. Proizvod vezan za napajanje ne zahtijeva automatski spajanje debelim žicama, a IC kućište ne zahtijeva automatski spajanje kuglicama.

Procijenite fizički dizajn:

• Može li alat za lijepljenje dosegnuti svaku kontaktnu ploču bez kontakta s obližnjim strukturama?

• Da li se žica treba širiti u više smjerova?

• Da li je raspoloživi vertikalni razmak dovoljan za predviđenu petlju?

• Da li je za vezu potreban izduženi oblik klina?

• Da li je orijentacija trake važna za električni dizajn?

• Može li držač radnog predmeta poduprijeti paket tokom ultrazvučnog lijepljenja?

• Da li je područje lijepljenja unutar dometa kretanja mašine?

• Da li proizvod zahtijeva jednu žicu po priključku ili nekoliko paralelnih žica?

Odgovor može promijeniti odabrani proces čak i kada kategorija materijala i proizvoda u početku ukazuje na drugi smjer.

Zahtjevi za proizvodnju Odredite konfiguraciju mašine

Nakon što je odabran proces lijepljenja, uporedite kako će mašina raditi u proizvodnji.

Razvojna laboratorija može dati prioritet ručnom pristupu, fleksibilnosti procesa i zamjenjivim glavama za spajanje. Linija za masovnu proizvodnju integriranih kola može dati prioritet brzini kugličnog spajanja i automatiziranom rukovanju. Linija za energetske module ili baterije može zahtijevati veliko radno područje, glavu s debelom žicom, snažan pribor i automatizaciju specifičnu za proizvod.

Praktičan redoslijed odabira žičanog vezivača

1. Definišite električni priključak.Utvrdite zahtjeve za struju, frekvenciju, otpor i pouzdanost.

2. Odaberite smjer žice ili trake.Odredite materijal, poprečni presjek i broj međusobnih spojeva.

3. Pregledajte površine za lijepljenje.Potvrdite metalizaciju matrice, terminala, okvira izvoda ili podloge.

4. Mapirajte geometriju paketa.Zabilježite razmak jastučića, pristup alatu, visinu petlje, smjer vezivanja i radno područje.

5. Potvrdite termalni budžet.Utvrdite da li paket može podržati potreban proces na zagrijavanju ili niskoj temperaturi.

6. Odaberite proces vezivanja.Uporedite kuglično spajanje, spajanje klinovima od tanke žice i spajanje klinovima od debele žice u odnosu na definisani međusobni spoj.

7. Odaberite konfiguraciju mašine.Pregledajte glavu za spajanje, putanju žice, alat, držač obratka, viziju, rukovatelj i softver.

8. Testirajte reprezentativne materijale.Demonstrirajte željeni redoslijed veze, petlju i mjerljiv rezultat veze.

9. Pregledajte usklađenost proizvodnje.Potvrdite zahtjeve za izlaz, promjenu, automatizaciju, podatke i podršku.

10. Pregledajte tačnu mašinu.Za korištenu opremu, povežite instaliranu konfiguraciju i dokaze testiranja sa serijskim brojem mašine.

Ovaj redoslijed smanjuje rizik odabira poznate marke ili modela mašine prije nego što se definišu stvarni zahtjevi za lijepljenje.

Kada može biti potrebno više od jedne vrste veziva

Neki proizvodi sadrže više od jednog zahtjeva za međusobno povezivanje. Porodica pakovanja može koristiti kuglično vezivanje od finih žica za signalne veze, dok srodni proizvod za napajanje koristi debelu aluminijsku žicu ili traku.

Ne treba pretpostavljati da jedna mašina pokriva oba smjera, osim ako nema provjerenu arhitekturu zamjenjivih glava za spajanje žice i potreban sistem za dovod žice, alate, držače i softversku podršku. Čak i tada, vrijeme promjene, kalibracija i obim proizvodnje mogu učiniti odvojene mašine praktičnijim.

Stoga bi mješovite portfelje proizvoda trebalo pregledati po porodicama procesa, umjesto odabira jednog univerzalnog uređaja za spajanje žicom za svaki paket.

Često postavljana pitanja o vezivanju kuglicama, klinovima i teškim žicama

Da li se mašina za vezivanje debelom žicom razlikuje od mašine za vezivanje klinovima?

Uređaj za vezivanje debelim žicama obično je specijalizirani sistem za vezivanje klinovima. Koristi glavu za vezivanje, pretvarač, putanju žice i rezač dizajniran za veće žice ili trake i obično se primjenjuje na energetske i visokostrujne proizvode.

Da li je kuglično lijepljenje uvijek brže od klinastog lijepljenja?

Kuglično spajanje se generalno preferira za brzu proizvodnju fine žice, ali stvarni učinak zavisi od paketa, broja spajanja, programa petlje, automatizacije mašine i zahtjeva za inspekciju. Objavljena maksimalna brzina ne bi trebala zamijeniti pregled ciklusa specifičnog za proizvod.

Može li mašina za vezivanje klinovima koristiti zlatnu žicu?

Da, primjenjivi klinasti sistemi mogu koristiti zlatnu žicu, ali način lijepljenja, temperatura, klinasti alat i konfiguracija mašine moraju odgovarati odabranoj žici i površinama za lijepljenje.

Da li bi poluprovodnički proizvodi za napajanje uvijek trebali koristiti debelu žicu?

Ne. Ispravna međusobna veza zavisi od struje, dizajna pakovanja, veličine kontaktnih pločica, termičkog ponašanja i zahtjeva za pouzdanost. Neki uređaji povezani s napajanjem mogu koristiti finu žicu, traku, kopče ili neku drugu tehnologiju međusobnog povezivanja.

Može li jedna mašina spajati i tanku i debelu žicu?

Neki fleksibilni ili razvojni sistemi nude zamjenjive glave za spajanje, ali ova mogućnost se mora provjeriti na tačnoj mašini. Ne može se pretpostaviti da glava za finu žicu obrađuje debelu žicu jednostavno zato što oba koriste klinasto spajanje.

Završna preporuka

Odaberite proces vezivanja prije odabira modela mašine. Uređaji za kuglično vezivanje su uglavnom najjači smjer za brzo pakovanje finih žica poluprovodnika. Uređaji za klinasto vezivanje s finim žicama postaju važni tamo gdje niske petlje, usmjerene veze, obrada na niskim temperaturama ili specijalizirani materijali kontroliraju dizajn. Uređaji za vezivanje debelih žica i traka služe energetskim, automobilskim, baterijskim i visokostrujnim primjenama koje zahtijevaju veći međusobni spoj i snažniji sistem klinastog vezivanja.

Nakon što identifikujete ispravan smjer procesa, uporedite dostupneoprema za spajanje žicaprema tačnoj glavi za spajanje, asortimanu žica, alatima, držaču, automatizaciji i mogućnostima testiranja. Da biste razgovarali o paketu ili identifikovanoj mašini, pošaljite specifikaciju žice ili trake, crtež paketa, materijale za jastučiće, zahtjeve za petlju i cilj proizvodnje putemKontakt stranica za sve SMT-ove.