Kuglebinder vs. kilebinder vs. kraftig trådbinder: Valgguide

Valget af en trådbindingsmaskine starter med den forbindelse, som produktet har brug for, ikke med et foretrukket maskinmærke. Kuglebindingsmaskiner, fintråds kilebindingsmaskiner og tungtrådsbindingsmaskiner bruger forskellige værktøjer, trådstyringssystemer og procesforhold, selvom alle tre beskrives bredt som trådbindingsudstyr.

Sondringen er også mere præcis, end de tre betegnelser antyder. Tungtrådsbinding er generelt en kile-kile-bindingsapplikation designet omkring større aluminium- eller kobbertråd, bånd og forbindelser med højere strømstyrke. Det bør ikke behandles som et helt separat bindingsprincip fra kilebinding.

For en generel forklaring af udstyr til trådbinding og grundlæggende procestrin, gennemgåGuide til teknologi for trådbindingDenne artikel fokuserer på at vælge den korrekte udstyrsretning til en defineret pakke og et defineret produktionskrav.

Start med sammenkoblingskravet

En maskinkategori kan ikke vælges pålideligt ud fra pakkenavnet alene. To produkter beskrevet som strømforsyninger, sensorer eller halvledermoduler kan kræve meget forskellige ledningsmaterialer, bindingsgeometrier og produktionssystemer.

Disse krav bør defineres, før individuelle modeller sammenlignes. En maskine, der understøtter det korrekte trådmateriale, kan stadig være uegnet på grund af dens bindingsområde, emneholder, automatisering, loopkapacitet eller softwarekonfiguration.

Kuglebindere prioriterer produktivitet og fleksibilitet med fintråd

Kuglebinding danner normalt en friluftskugle for enden af ​​en fin tråd ved hjælp af et elektronisk flammeslukningssystem. En keramisk kapillærrør placerer kuglen på det første bindingssted, danner trådløkken og fuldender forbindelsen med en stingbinding på det andet sted.

Moderne kuglebinding forbindes ofte med fint guld- og kobbertråd, halvlederpakning med høj densitet og automatiseret produktion. Afhængigt af maskinen og pakningsprocessen kan anvendelserne omfatte:

• Logik, hukommelse og analoge integrerede kredsløb

• Diskrete halvlederkomponenter

• LED- og optoelektroniske pakker

• Stacked-die og multi-chip-pakker

• System-i-pakke og højdensitetsforbindelsesdesign

• Højvolumen leadframe- og substratbaseret samling

Grunde til at evaluere en boldbonder

• Høj produktionskapacitet er vigtig.

• Pakken bruger fin guld- eller kobbertråd.

• Bindingslayoutet kræver, at ledningerne spreder sig i mange retninger.

• Produktet har et stort antal bindinger pr. enhed.

• Finpitch- og højdensitetspakkesamling er påkrævet.

• Automatiseret materialehåndtering og receptstyring i store mængder er prioriteter.

Kapillærrøret giver betydelig retningsbestemt fleksibilitet, fordi det runde værktøj kan danne løkker mod forskellige anden bindingssteder uden at kræve, at selve bindingen følger en kileorientering.

Betingelser, der stadig kræver verifikation

Tilstedeværelsen af ​​et kuglehoved er ikke en garanti for kompatibilitet med alle fintrådspakker. Ved valg af maskine skal der stadig tages hensyn til:

• Understøttet trådmateriale og diameter

• EFO-system og stabilitet med fri luftkugle

• Kapillærgeometri og værktøjsfrigang

• Krav til placering af pad-afstand og binding

• Loophøjde, spændvidde og stablet-die geometri

• Arbejdsholdertemperatur og pakkestøtte

• Kobbertrådskapacitet og krav til beskyttelsesgas, hvor det er relevant

• Handter-, leadframe- eller substratformat

En højhastighedskuglebinder kan derfor være den rigtige maskinkategori, men kræver stadig et andet bindehoved, en arbejdsholder, en kapillær eller en softwaremulighed til den tilsigtede pakke.

Fintråds kilebindingsmaskiner understøtter lave sløjfer og retningsbestemt binding

Kilebinding bruger et kileformet værktøj til at presse tråden mod bindingsoverfladen, mens ultralydsenergi og -kraft skaber forbindelsen. Processen skaber normalt kilebindinger i begge ender af tråden og kræver ikke dannelse af frie luftkugler.

Fintråds kilebinding kan bruge aluminium-, guld- eller kobbertråd, afhængigt af maskine, værktøj og proces. Det evalueres ofte, hvor pakkegeometri, termiske grænser eller forbindelsesform gør kilebinding mere egnet end en konventionel kuglebindingsrute.

Grunde til at evaluere en fintråds kilebinder

• Pakken kræver meget lave eller korte løkker.

• Den vertikale frihøjde over pakken er begrænset.

• Applikationen bruger fin aluminiumstråd.

• Ultralydbinding ved lav temperatur foretrækkes.

• Bindingsgeometrien kræver aflange kilebindinger.

• Bånd er nødvendigt til en RF- eller højfrekvent forbindelse.

• Produktet er et hybridkredsløb, en sensor, en MEMS-enhed, et RF-modul eller en specialiseret mikroelektronisk samling.

Et kileværktøjs retningsbestemte natur er en vigtig designfaktor. Værktøjet, bindingshovedet eller emnet skal orienteres i henhold til trådbanen. Dette kan give stærk kontrol over bindingsretningen og lavprofilgeometri, men det kan også påvirke cyklustid og maskinarkitektur.

Fin pitch betyder ikke automatisk kilebinding

Både moderne kugle- og kilebindere kan understøtte applikationer med fin pitch under passende forhold. Det korrekte valg afhænger af den komplette geometri.

Kuglebinding kan fortsat foretrækkes, når høj ydelse og multidirektionel fan-out er vigtigere. Kilebinding kan blive mere attraktiv, når lav løkkehøjde, smalle, aflange bindinger, dyb adgang, trådmateriale eller båndorientering styrer designet.

Tungtrådsforbindelser betjener strøm- og højstrømsforbindelser

En tyktrådsbindingsmaskine er generelt et ultralyds kile-kile-system konfigureret til større tråde eller bånd. Bindingshovedet, transduceren, trådføringerne, klemmerne, skæreren og emneholderen er designet til væsentligt andre mekaniske belastninger end et fintrådssystem.

Typiske materialeretninger omfatter rundtråd af aluminium eller kobber og bånd af aluminium eller kobber. Det faktiske understøttede område afhænger af bindingshovedet og maskinens konfiguration.

Typiske anvendelser af kraftig tråd

• Effekthalvledermoduler

• IGBT- og SiC-enhedssamling

• Invertere til bilindustrien

• DC/DC-konvertere og industriel effektelektronik

• Batteri-modul og celleforbindelser

• Højstrøms diskrete enheder

• Hybride strømkredsløb

• Store kobber- eller aluminiumsforbindelser

Grunde til at evaluere en kraftig trådbinder

• Forbindelsen skal føre højere strøm end en konventionel fintråd.

• Designet kræver tyk aluminiums- eller kobbertråd.

• Bånd er nødvendigt for at øge forbindelsesområdet eller understøtte et specifikt elektrisk design.

• Pakken har et stort bindingsområde eller strømmodulformat.

• Processen kræver flere parallelle ledninger eller bånd.

• Mekanisk holdbarhed under termisk og vibrationsbelastning er vigtig.

• Produktionslinjen har brug for automatiseret håndtering af modul, leadframe eller batteri.

Udstyr til kraftige tråde bør ikke vælges udelukkende ud fra den endelige enhed's strømstyrke. Maskinen skal også matche pudestørrelsen, overfladematerialet, tråddeformationen, ultralydseffekten, emneholderens støtte, pakkestivheden og den nødvendige bindingstestmetode.

Sammenlign de tre udstyrsretninger

Denne tabel identificerer den sandsynlige udstyrsretning. Den erstatter ikke en gennemgang af applikationen, da individuelle maskiner inden for samme kategori kan have meget forskellige bindingsområder, trådområder, automatiserings- og kvalitetsovervågningsfunktioner.

Trådmateriale alene kan ikke vælge maskinen

Udsagn som "vi bruger kobbertråd" eller "produktet kræver aluminiumstråd" er ikke tilstrækkelige til maskinvalg.

Kobber kan forekomme i fintrådskuglebinding, fintrådskilebinding eller kraftige strømforsyningsapplikationer. Aluminium er stærkt forbundet med kilebinding, men den nødvendige diameter og pakkegeometri bestemmer, om projektet har brug for et fintrådssystem eller en kraftig produktionsplatform.

For hver foreslået ledning eller bånd, bekræft:

• Materiale og legering

• Diameter eller båndbredde og -tykkelse

• Spoletype og fodringsarrangement

• Nødvendig værktøjsgeometri

• Bond-pad og terminalmateriale

• Ultralydfrekvens og procesenergiområde

• Loop- eller ribbon-path-geometri

• Forventet træk-, forskydnings- eller afskalningsadfærd

En maskinliste, der nævner det korrekte metal, men ikke identificerer de understøttede dimensioner, bindingshoved og værktøj, er ufuldstændig til udvælgelsesformål.

Pakkegeometri kan tilsidesætte den generelle anvendelsesregel

Typiske applikationsmærkninger er nyttige, men ikke absolutte. Et strømrelateret produkt kræver ikke automatisk en kraftig ledningsbinding, og en IC-pakke kræver ikke automatisk kuglebinding.

Evaluer det fysiske design:

• Kan bindingsværktøjet nå alle puder uden at berøre nærliggende strukturer?

• Skal ledningen udfolde sig i mange retninger?

• Er den tilgængelige lodrette frihøjde tilstrækkelig til den tilsigtede løkke?

• Har bindingen brug for en aflang kileform?

• Er båndorientering vigtig for det elektriske design?

• Kan emneholderen understøtte pakken under ultralydsbinding?

• Er bindingsområdet inden for maskinens bevægelsesområde?

• Kræver produktet én ledning pr. tilslutning eller flere parallelle ledninger?

Svaret kan ændre den valgte proces, selv når materialet og produktkategorien i første omgang peger i en anden retning.

Produktionskrav Bestem maskinkonfigurationen

Når bindingsprocessen er valgt, skal du sammenligne, hvordan maskinen vil fungere i produktionen.

Et udviklingslaboratorium kan prioritere manuel adgang, procesfleksibilitet og udskiftelige bindingshoveder. En masseproduktions-IC-linje kan prioritere kuglebindingshastighed og automatiseret håndtering. En strømforsynings- eller batterilinje kan kræve et stort arbejdsområde, et kraftigt trådhoved, en stærk armatur og produktspecifik automatisering.

En praktisk udvælgelsessekvens for trådbindere

1. Definer den elektriske forbindelse.Fastlæg krav til strøm, frekvens, modstand og pålidelighed.

2. Vælg tråd- eller båndretningen.Identificér materialet, tværsnittet og antallet af forbindelsesled.

3. Gennemgå bindingsfladerne.Bekræft metalliseringen af ​​​​die-pad'en, terminalen, leadframen eller substratet.

4. Kortlæg pakkens geometri.Registrer pudeafstand, værktøjsadgang, løkkehøjde, bindingsretning og arbejdsområde.

5. Bekræft det termiske budget.Afgør, om pakken kan understøtte den nødvendige opvarmede eller lavtemperaturproces.

6. Vælg bindingsprocessen.Sammenlign kuglebinding, fintrådskilebinding og kraftig trådskilebinding med den definerede forbindelse.

7. Vælg maskinkonfigurationen.Gennemgå bindingshoved, trådbane, værktøj, emneholder, vision, håndteringsenhed og software.

8. Test repræsentative materialer.Demonstrer den tilsigtede bindingssekvens, løkke og målbart bindingsresultat.

9. Gennemgå produktionstilpasning.Bekræft output, omstilling, automatisering, data og supportkrav.

10. Undersøg den nøjagtige maskine.For brugt udstyr skal den installerede konfiguration og testdokumentation forbindes med maskinens serienummer.

Denne sekvens reducerer risikoen for at vælge et kendt mærke eller en velkendt maskinmodel, før det faktiske bindingskrav er defineret.

Når der kan være behov for mere end én type bonder

Nogle produkter indeholder mere end ét sammenkoblingskrav. En pakkefamilie kan bruge fintråds kuglebinding til signalforbindelser, mens et relateret strømprodukt bruger kraftig aluminiumstråd eller -bånd.

En enkelt maskine bør ikke antages at dække begge retninger, medmindre den har en verificeret arkitektur for udskiftelige bindingshoveder og den nødvendige trådfremføring, værktøj, emneholder og softwareunderstøttelse. Selv da kan omstillingstid, kalibrering og produktionsvolumen gøre separate maskiner mere praktiske.

Blandede produktporteføljer bør derfor gennemgås efter procesfamilie i stedet for at vælge én universel trådbinder til hver pakke.

Ofte stillede spørgsmål om kugle-, kile- og kraftig trådbinding

Er en kraftig trådbinder forskellig fra en kilebinder?

En kraftig trådbundningsmaskine er normalt et specialiseret kile-kile-bindingssystem. Den bruger et bindingshoved, en transducer, en trådbane og en skærer designet til større tråde eller bånd og anvendes almindeligvis til strøm- og højstrømsprodukter.

Er kuglelimning altid hurtigere end kilelimning?

Kuglebinding foretrækkes generelt til højhastighedsproduktion af fintråd, men den faktiske produktion afhænger af pakken, antallet af bindinger, loopprogrammet, maskinens automatisering og inspektionskrav. Offentliggjort maksimal hastighed bør ikke erstatte en produktspecifik cyklusgennemgang.

Kan en kilebinder bruge guldtråd?

Ja, relevante kilesystemer kan bruge guldtråd, men bindingsmetode, temperatur, kileværktøj og maskinkonfiguration skal matche den valgte tråd og bindingsoverflader.

Skal effekthalvlederprodukter altid bruge kraftig ledning?

Nej. Den korrekte forbindelse afhænger af strøm, pakkedesign, padstørrelse, termisk adfærd og pålidelighedskrav. Nogle strømrelaterede enheder kan bruge fintråd, bånd, klemmer eller en anden forbindelsesteknologi.

Kan én maskine binde både fin og kraftig tråd?

Nogle fleksible eller udviklingssystemer tilbyder udskiftelige bindingshoveder, men denne funktion skal verificeres på den specifikke maskine. Et fintrådshoved kan ikke antages at kunne bearbejde kraftig tråd, blot fordi begge bruger kilebinding.

Endelig anbefaling

Vælg bindingsprocessen, før du vælger maskinmodel. Kuglebindingsmaskiner er generelt den stærkeste retning til højhastigheds fintråds halvlederpakning. Fintråds kilebindingsmaskiner bliver vigtige, hvor lave sløjfer, retningsbestemte bindinger, lavtemperaturbehandling eller specialiserede materialer styrer designet. Tungtråds- og båndbindingsmaskiner anvendes til strømforsyning, bilindustrien, batterier og højstrømsapplikationer, der kræver en større forbindelse og et mere kraftfuldt kilebindingssystem.

Efter at have identificeret den korrekte procesretning, sammenlign tilgængeligeudstyr til trådbindingaf dens nøjagtige bindingshoved, trådsortiment, værktøj, emneholder, automatisering og testkapacitet. For at diskutere en pakke eller en identificeret maskine, send tråd- eller båndspecifikationen, pakketegning, padmaterialer, løkkekrav og produktionsmål gennemAll-SMT kontaktside.