Машина за топково свързване срещу машина за клиново свързване срещу машина за тежко тел: Ръководство за избор

Изборът на машина за свързване на проводници започва с необходимата връзка за продукта, а не с предпочитаната марка машина. Машините за свързване с топчета, машините за свързване с фина тел с клиновидна тел и машините за свързване с дебела тел използват различни инструменти, системи за контрол на телта и условия на процеса, дори когато и трите са описани най-общо като оборудване за свързване на проводници.

Разграничението е и по-точно, отколкото трите етикета може да подсказват. Свързването с дебели проводници обикновено е приложение за свързване тип „клин-клин“, предназначено за по-големи алуминиеви или медни проводници, ленти и междупроводници с по-висок ток. То не трябва да се третира като напълно отделен принцип на свързване от клиновото свързване.

За общо обяснение на оборудването за свързване на проводници и основните стъпки на процеса, прегледайтеръководство за технология на свързване на телТази статия се фокусира върху избора на правилната посока на оборудване за определен пакет и производствени изисквания.

Започнете с изискването за взаимосвързване

Категорията на машината не може да бъде надеждно избрана само по името на корпуса. Два продукта, описани като силови устройства, сензори или полупроводникови модули, може да изискват много различни материали за проводници, геометрии на връзките и производствени системи.

Тези изисквания трябва да бъдат дефинирани преди сравняването на отделните модели. Машина, която поддържа правилния материал за тел, може все още да е неподходяща поради своята зона на свързване, държач за детайли, автоматизация, възможности за контур или софтуерна конфигурация.

Специалистите по топково свързване дават приоритет на производителността и гъвкавостта на фината тел

Свързването с топчета обикновено образува свободна въздушна топка в края на фина тел, използвайки електронна система за пламъчно изключване. Керамична капилярна система поставя топката върху първото място на свързване, образува жичната примка и завършва връзката с шевна връзка на второто място.

Съвременното свързване с топчета обикновено се свързва с фина златна и медна тел, опаковане на полупроводници с висока плътност и автоматизирано производство. В зависимост от машината и процеса на опаковане, приложенията могат да включват:

• Логически, паметни и аналогови интегрални схеми

• Дискретни полупроводникови устройства

• LED и оптоелектронни пакети

• Корпуси с подредени кристали и многочипови корпуси

• Проекти за взаимосвързване „система в корпус“ и с висока плътност

• Високообемна монтажна конструкция на основата на изводни рамки и субстрати

Причини да оцените Ball Bonder

• Високата производствена мощност е важна.

• Опаковката използва фина златна или медна тел.

• Разположението на връзката изисква проводниците да се разпръскват в много посоки.

• Продуктът има голям брой връзки на устройство.

• Изисква се сглобяване на корпуси с фина стъпка и висока плътност.

• Автоматизираното боравене с материали и контролът на рецептите с голям обем са приоритети.

Капилярът осигурява значителна гъвкавост в посоката, тъй като кръглият инструмент може да образува контури към различни места на втора връзка, без да е необходимо самата връзка да следва клиновидна ориентация.

Условия, които все още изискват проверка

Наличието на глава със сачмена връзка не гарантира съвместимост с всеки пакет от фина тел. Изборът на машина все пак трябва да вземе предвид:

• Поддържан материал и диаметър на телта

• EFO система и стабилност на топката във свободен въздух

• Геометрия на капилярите и клирънс на инструмента

• Изисквания за стъпка на подложките и разположение на връзката

• Височина на контура, обхват и геометрия на подредени матрици

• Температура на държача на детайла и поддръжка на пакета

• Възможност за медни проводници и изисквания за защитен газ, където е приложимо

• Манипулатор, водеща рамка или формат на субстрата

Следователно, високоскоростната машина за свързване с топчета може да е правилната категория машина, но все пак да изисква различна свързваща глава, държач за детайла, капилярна или софтуерна опция за предвидения пакет.

Фино-теловите клиновидни свързващи устройства поддържат ниски примки и насочено свързване

Клиновият метод използва клиновиден инструмент за притискане на проводника към свързващата повърхност, докато ултразвуковата енергия и сила създават взаимосвързването. Процесът обикновено създава клиновидни връзки в двата края на проводника и не изисква образуване на свободни въздушни топки.

Клиновата връзка с фина тел може да използва алуминиева, златна или медна тел, в зависимост от машината, инструмента и процеса. Често се оценява дали геометрията на опаковката, термичните ограничения или формата на връзките правят клиновата връзка по-подходяща от конвенционалния метод на сферично свързване.

Причини да оцените машина за клиновидно свързване с фина тел

• Пакетът изисква много ниски или къси бримки.

• Вертикалният просвет над опаковката е ограничен.

• Приложението използва фина алуминиева тел.

• Предпочита се нискотемпературно ултразвуково свързване.

• Геометрията на връзката изисква удължени клиновидни връзки.

• Лентата е необходима за радиочестотно или високочестотно свързване.

• Продуктът е хибридна схема, сензор, MEMS устройство, RF модул или специализиран микроелектронен възел.

Насоченият характер на клиновия инструмент е важен фактор при проектирането. Инструментът, свързващата глава или детайлът трябва да бъдат ориентирани според пътя на телта. Това може да осигури силен контрол върху посоката на свързване и нископрофилната геометрия, но може също да повлияе на времето на цикъла и архитектурата на машината.

Фината стъпка не означава автоматично клиновидно свързване

Както съвременните машини за свързване с топчета, така и клиновидни машини могат да поддържат приложения с фин стъпка при подходящи условия. Правилният избор зависи от цялостната геометрия.

Сферичното свързване може да остане за предпочитане, когато високата мощност и многопосочното разпръскване са по-важни. Клиновото свързване може да стане по-привлекателно, когато дизайнът се определя от малка височина на контура, тесни удължени връзки, дълбок достъп, материал на проводника или ориентация на лентата.

Свързващите устройства с дебела тел обслужват силови и високотокови междусистемни връзки

Устройството за свързване с дебела тел обикновено е ултразвукова клиновиднa система, конфигурирана за по-голяма тел или лента. Свързващата глава, преобразувателят, водачите на телта, скобите, режещият инструмент и държачът за детайла са проектирани за значително различни механични натоварвания от системата с фина тел.

Типичните указания за материалите включват кръгла тел от алуминий или мед и алуминиева или медна лента. Действителният поддържан диапазон зависи от свързващата глава и конфигурацията на машината.

Типични приложения за дебели проводници

• Силови полупроводникови модули

• Сглобяване на IGBT и SiC устройства

• Автомобилни тягови инвертори

• DC/DC конвертори и индустриална силова електроника

• Връзки между батерийния модул и клетката

• Дискретни устройства с висок ток

• Хибридни схеми за захранване

• Медни или алуминиеви връзки с голяма площ

Причини да оцените свързващ апарат с тежка тел

• Връзката трябва да пренася по-висок ток от конвенционалната фина жица.

• Дизайнът изисква дебела алуминиева или медна тел.

• Лентата е необходима за увеличаване на площта на свързване или за поддържане на специфичен електрически дизайн.

• Корпусът има голяма площ за свързване или формат на захранващ модул.

• Процесът изисква множество успоредни проводници или ленти.

• Механичната издръжливост при термично и вибрационно натоварване е важна.

• Производствената линия се нуждае от автоматизирано боравене с модули, кабелни рамки или батерии.

Оборудването за тежко тел не трябва да се избира само въз основа на номиналния ток на крайното устройство. Машината трябва също така да съответства на размера на подложката, материала на повърхността, деформацията на телта, ултразвуковата мощност, опората на държача, твърдостта на опаковката и необходимия метод за изпитване на свързването.

Сравнете трите посоки на оборудването

Тази таблица определя вероятната посока на развитие на оборудването. Тя не замества прегледа на приложението, тъй като отделните машини в рамките на една и съща категория могат да имат много различни зони на свързване, диапазони на проводници, автоматизация и функции за наблюдение на качеството.

Само материалът на телта не може да избере машината

Твърдения като „използваме медна тел“ или „продуктът изисква алуминиева тел“ не са достатъчни за избор на машина.

Медта може да се използва в приложения за свързване с фина тел на топчета, свързване с фина тел на клин или за силово свързване с дебела тел. Алуминият е силно свързан с клиновото свързване, но необходимият му диаметър и геометрия на опаковката определят дали проектът се нуждае от система с фина тел или от производствена платформа с дебела тел.

За всеки предложен проводник или лента, потвърдете:

• Материал и сплав

• Диаметър или ширина и дебелина на лентата

• Вид на макарата и схема на подаване

• Необходима геометрия на инструмента

• Материал на контактната площадка и клемата

• Ултразвукова честота и диапазон на процесната енергия

• Геометрия на контур или лентов път

• Очаквано поведение при опъване, срязване или отлепване

Списък с машини, който споменава правилния метал, но не посочва поддържаните размери, свързващата глава и инструментите, е непълен за целите на избора.

Геометрията на пакета може да отмени общото правило за приложение

Типичните етикети за приложения са полезни, но не са абсолютни. Продукт, свързан със захранване, не изисква автоматично свързване с дебели проводници, а корпусът на интегрална схема не изисква автоматично свързване с сферични съединения.

Оценете физическия дизайн:

• Може ли инструментът за свързване да достигне до всяка подложка, без да докосва близки структури?

• Трябва ли проводникът да се разпростира в много посоки?

• Достатъчен ли е наличният вертикален просвет за предвидения контур?

• Необходимо ли е облигацията да има удължена клиновидна форма?

• Важна ли е ориентацията на лентата за електрическия дизайн?

• Може ли държачът на детайла да поддържа опаковката по време на ултразвуково свързване?

• Зоната на свързване в обхвата на движение на машината ли е?

• Продуктът изисква ли един проводник на връзка или няколко паралелни проводника?

Отговорът може да промени избрания процес, дори когато категорията материал и продукт първоначално сочат в друга посока.

Производствени изисквания Определете конфигурацията на машината

След като процесът на свързване е избран, сравнете как машината ще работи в производство.

Развойна лаборатория може да даде приоритет на ръчния достъп, гъвкавостта на процеса и сменяемите свързващи глави. Линия за масово производство на интегрални схеми може да даде приоритет на скоростта на свързване с топчета и автоматизираната обработка. Линия за захранващ модул или батерии може да изисква голяма работна площ, глава за дебела тел, здраво закрепване и автоматизация, специфична за продукта.

Практическа последователност за избор на свързваща тел

1. Дефинирайте електрическата връзка.Определете изискванията за ток, честота, съпротивление и надеждност.

2. Изберете посоката на проводника или лентата.Определете материала, напречното сечение и броя на свързващите елементи.

3. Прегледайте свързващите повърхности.Потвърдете метализацията на подложката на матрицата, клемата, рамката за изводи или субстрата.

4. Картографирайте геометрията на пакета.Запишете стъпката на подложката, достъпа до инструмента, височината на бримката, посоката на свързване и работната зона.

5. Потвърдете топлинния бюджет.Определете дали опаковката може да поддържа необходимия процес с нагряване или ниска температура.

6. Изберете процеса на свързване.Сравнете сферично свързване, клиново свързване с фини проводници и клиново свързване с дебели проводници спрямо определената взаимовръзка.

7. Изберете конфигурацията на машината.Прегледайте свързващата глава, пътя на телта, инструмента, държача на детайла, визията, манипулатора и софтуера.

8. Тествайте представителни материали.Демонстрирайте предвидената последователност на връзките, цикъла и измеримия резултат от връзката.

9. Прегледайте съответствието на продукцията.Потвърдете изискванията за изход, превключване, автоматизация, данни и поддръжка.

10. Проверете точната машина.За употребявано оборудване, свържете инсталираната конфигурация и доказателствата от тестовете със серийния номер на машината.

Тази последователност намалява риска от избор на позната марка или модел машина, преди да са дефинирани действителните изисквания за свързване.

Когато може да са необходими повече от един тип бондер

Някои продукти съдържат повече от едно изискване за свързване. Едно семейство корпуси може да използва фини проводници с сферично свързване за сигнални връзки, докато свързан силов продукт използва дебел алуминиев проводник или лента.

Не бива да се приема, че една машина покрива и двете посоки, освен ако не разполага с проверена архитектура на взаимозаменяема свързваща глава и необходимата поддръжка на телоподаване, инструменти, държач за детайли и софтуер. Дори тогава времето за смяна, калибрирането и обемът на производство могат да направят отделните машини по-практични.

Следователно, портфолиата от смесени продукти трябва да се преглеждат по семейство процеси, вместо да се избира един универсален апарат за свързване на тел за всеки пакет.

Често задавани въпроси за свързване с топка, клин и дебела тел

Различава ли се машината за свързване с дебела тел от машината за свързване с клин?

Уредът за свързване с дебели проводници обикновено е специализирана система за свързване тип „клин-клин“. Той използва свързваща глава, преобразувател, пътека за проводници и нож, предназначени за по-големи проводници или ленти, и обикновено се прилага за силови и силнотокови продукти.

Винаги ли е по-бързо свързването с топчета от свързването с клинове?

Сферичното свързване обикновено е предпочитано за високоскоростно производство на фина тел, но действителната производителност зависи от опаковката, броя на връзките, програмата за цикъл, автоматизацията на машината и изискванията за инспекция. Публикуваната максимална скорост не трябва да замества преглед на цикъла, специфичен за продукта.

Може ли клиновидният бондър да използва златна тел?

Да, приложимите клиновидни системи могат да използват златна тел, но режимът на свързване, температурата, клиновият инструмент и конфигурацията на машината трябва да съответстват на избраната тел и свързваните повърхности.

Трябва ли силови полупроводникови продукти винаги да използват дебела тел?

Не. Правилното свързване зависи от тока, дизайна на корпуса, размера на контактните площадки, термичното поведение и изискванията за надеждност. Някои устройства, свързани със захранването, могат да използват фини проводници, ленти, скоби или друга технология за свързване.

Може ли една машина да свързва едновременно фина и дебела тел?

Някои гъвкави или развиващи се системи предлагат сменяеми свързващи глави, но тази възможност трябва да се провери на конкретната машина. Не може да се предполага, че главата за фина тел ще обработва дебела тел, само защото и двете използват клиновидно свързване.

Заключителна препоръка

Изберете процеса на свързване, преди да изберете модела на машината. Уредите за свързване с топчета обикновено са най-силното направление за високоскоростно финозърнесто пакетиране на полупроводници. Уредите за свързване с фина жица с клин стават важни, когато ниските контури, насочените връзки, нискотемпературната обработка или специализираните материали контролират дизайна. Уредите за свързване с дебела жица и ленти обслужват енергийни, автомобилни, батерийни и силнотокови приложения, които изискват по-голяма връзка и по-мощна система за свързване с клин.

След като определите правилната посока на процеса, сравнете наличнитеоборудване за свързване на проводницичрез точната му свързваща глава, гама от тел, инструментална екипировка, държач за детайли, автоматизация и възможности за тестване. За да обсъдите пакет или идентифицирана машина, изпратете спецификацията на телта или лентата, чертежа на пакета, материалите за подложките, изискванията за контура и производствената цел чрезСтраница за контакти на All-SMT.