Palloliitin vs. Kiilaliitin vs. Paksulankaliitin: Valintaopas

Langanliitoskoneen valinta alkaa tuotteen tarvitsemasta liitoksesta, ei ensisijaisesta konemerkistä. Palloliitoskoneet, hienolankaiset kiilaliitoskoneet ja paksulankaiset liitoskoneet käyttävät erilaisia ​​työkaluja, langanohjausjärjestelmiä ja prosessiolosuhteita, vaikka kaikkia kolmea kuvataankin laajasti langanliitoslaitteiksi.

Ero on myös tarkempi kuin kolme merkintää saattavat antaa ymmärtää. Paksulankaliitos on yleensä kiila-kiilaliitossovellus, joka on suunniteltu suurempien alumiini- tai kuparilankojen, nauhalankojen ja suurvirtaisten liitosten ympärille. Sitä ei tule käsitellä täysin erillisenä liitosperiaatteena kiilaliitoksesta.

Yleisen selityksen langanliitoslaitteista ja perusprosessivaiheista löydät kohdastalankaliitostekniikan opasTämä artikkeli keskittyy oikean laitteistosuunnan valintaan määritellyn pakkauksen ja tuotantovaatimuksen mukaisesti.

Aloita yhteenliitäntävaatimuksesta

Konekategoriaa ei voida valita luotettavasti pelkästään pakkausnimen perusteella. Kaksi tuotetta, joita kuvataan teholaitteiksi, antureiksi tai puolijohdemoduuleiksi, voivat vaatia hyvin erilaisia ​​johdinmateriaaleja, sidosgeometrioita ja tuotantojärjestelmiä.

Nämä vaatimukset tulisi määritellä ennen yksittäisten mallien vertailua. Kone, joka tukee oikeaa lankamateriaalia, ei välttämättä sovellu liimauspinta-alansa, työkappaleenpitimensä, automaationsa, silmukkaominaisuudensa tai ohjelmistokokoonpanonsa vuoksi.

Palloliitosten tekijät priorisoivat hienolankaisen sidonnan tuottavuutta ja joustavuutta

Palloliitoksessa ohuen langan päähän muodostetaan yleensä vapaasti muodostuva pallo elektronisen liekinsammutusjärjestelmän avulla. Keraaminen kapillaari asettaa pallon ensimmäiseen liitoskohtaan, muodostaa lankasilmukan ja viimeistelee liitoksen ompeluliitoksella toisessa kohdassa.

Nykyaikainen kuulaliitosmenetelmä yhdistetään yleisesti hienokulta- ja kuparilankaan, tiheästi liimattaviin puolijohdepakkauksiin ja automatisoituun tuotantoon. Koneesta ja pakkausprosessista riippuen sovelluksia voivat olla:

• Logiikka, muisti ja analogiset integroidut piirit

• Diskreetit puolijohdekomponentit

• LED- ja optoelektroniset paketit

• Pinotut siru- ja monisirupaketit

• Järjestelmäpaketti ja tiheästi yhteenliitettävät mallit

• Suurivolyyminen johdinkehys ja alustapohjainen kokoonpano

Syitä arvioida Ball Bonderia

• Korkea tuotantomäärä on tärkeä.

• Pakkauksessa käytetään hienoa kulta- tai kuparilankaa.

• Liitosrakenteen ansiosta johdot leviävät viuhkaisesti moneen suuntaan.

• Tuotteessa on suuri määrä sidoksia laitetta kohden.

• Vaaditaan hienojakoinen ja tiheä pakkauskokoonpano.

• Automaattinen materiaalinkäsittely ja suurten volyymien reseptien hallinta ovat prioriteetteja.

Kapillaari tarjoaa huomattavaa suuntajoustavuutta, koska pyöreä työkalu voi muodostaa silmukoita kohti eri toisen sidoksen kohtia ilman, että itse sidoksen tarvitsee noudattaa kiilasuuntaa.

Edellytykset, jotka edelleen vaativat vahvistusta

Palloliitospään olemassaolo ei takaa yhteensopivuutta kaikkien hienolankapakettien kanssa. Koneen valinnassa on silti otettava huomioon:

• Tuettu langan materiaali ja halkaisija

• EFO-järjestelmä ja vapaan ilman pallon vakaus

• Kapillaarigeometria ja työkaluvälys

• Pad-välin ja sidosten sijoittelun vaatimus

• Silmukan korkeus, jänneväli ja pinottujen suulakkeiden geometria

• Työnpitimen lämpötila ja pakkaustuki

• Kuparilangan käyttökelpoisuus ja suojakaasuvaatimukset soveltuvin osin

• Käsittelijä, johdinkehys tai substraattimuoto

Nopea kuulaliimattimella varustettu liimauslaite voi siksi olla oikea koneluokka, mutta se voi silti vaatia erilaisen liimauspään, työkappaleen pidikkeen, kapillaarin tai ohjelmistovaihtoehdon aiottua pakkausta varten.

Hienolankaiset kiilaliitokset tukevat matalasilmukoita ja suuntaliitoksia

Kiilaliitoksessa käytetään kiilamaista työkalua, jolla lanka puristetaan liitospintaa vasten, samalla kun ultraäänienergia ja voima luovat liitoksen. Prosessi luo normaalisti kiilaliitokset langan molempiin päihin eikä vaadi vapaan ilmapallon muodostumista.

Hienolankaisessa kiilaliitoksessa voidaan käyttää alumiini-, kulta- tai kuparilankaa koneesta, työkalusta ja prosessista riippuen. Usein arvioidaan, tekevätkö pakkausgeometria, lämpötilarajoitukset tai liitosten muoto kiilaliitoksesta sopivamman kuin perinteisen kuulaliitoksen.

Syitä arvioida hienolankaista kiilaliimauslaitetta

• Paketti vaatii erittäin matalia tai lyhyitä silmukoita.

• Paketin yläpuolella oleva pystysuora vapaa tila on rajoitettu.

• Sovelluksessa käytetään hienoa alumiinilankaa.

• Matalalämpötilainen ultraääniliitos on edullinen.

• Sidosgeometria vaatii pitkänomaisia ​​kiilasidoksia.

• Nauha tarvitaan RF- tai korkeataajuiseen yhteenliitäntään.

• Tuote on hybridipiiri, anturi, MEMS-laite, RF-moduuli tai erikoistunut mikroelektroniikkakokoonpano.

Kiilatyökalun suunta on tärkeä suunnittelutekijä. Työkalun, sidospään tai työkappaleen on oltava suunnattu langan reitin mukaisesti. Tämä voi tarjota vahvan hallinnan sidossuunnan ja matalaprofiilisen geometrian suhteen, mutta se voi myös vaikuttaa sykliaikaan ja koneen arkkitehtuuriin.

Hienojakoinen rakenne ei automaattisesti tarkoita kiilaliitosta

Sekä nykyaikaiset kuula- että kiilaliimauslaitteet soveltuvat hienojakoisiin sovelluksiin sopivissa olosuhteissa. Oikea valinta riippuu kokonaisgeometriasta.

Palloliitos voi olla parempi vaihtoehto, kun korkea teho ja monisuuntainen viuhkaliitos ovat tärkeämpiä. Kiilaliitoksesta voi tulla houkuttelevampi vaihtoehto, kun matala silmukkakorkeus, kapeat pitkänomaiset liitokset, syvä pääsy, langan materiaali tai nauhan suunta määräävät suunnittelun.

Paksulankaiset liittimet palvelevat teho- ja suurvirtayhteyksiä

Paksulankainen liimauslaite on yleensä ultraääninen kiila-kiilajärjestelmä, joka on konfiguroitu suuremmalle langalle tai nauhalle. Liimauspää, muunnin, langanohjaimet, puristimet, leikkuri ja työkappaleen pidin on suunniteltu huomattavasti erilaisille mekaanisille kuormille kuin ohutlankajärjestelmä.

Tyypillisiä materiaalisuuntia ovat alumiini- tai kuparipyörölanka ja alumiini- tai kuparinauha. Todellinen tuettu alue riippuu sidontapäästä ja koneen kokoonpanosta.

Tyypillisiä paksulankasovelluksia

• Tehopuolijohdemoduulit

• IGBT- ja SiC-laitteiden kokoonpano

• Autoteollisuuden vetoinvertterit

• DC/DC-muuntimet ja teollisuuden tehoelektroniikka

• Akkumoduulin ja kennojen yhteenliitännät

• Suurvirran erilliset laitteet

• Tehohybridipiirit

• Laaja-alaiset kupari- tai alumiiniliitännät

Syitä arvioida paksulankaista liima-ainetta

• Yhteenliitännän on kuljettava suurempaa virtaa kuin perinteisen ohutjohtimen.

• Suunnittelu vaatii paksua alumiini- tai kuparilankaa.

• Nauhaa tarvitaan yhteenliitäntäalueen lisäämiseksi tai tietyn sähkösuunnittelun tukemiseksi.

• Pakkauksessa on suuri liitäntäpinta-ala tai tehomoduulimuoto.

• Prosessi vaatii useita rinnakkaisia ​​lankoja tai nauhoja.

• Mekaaninen kestävyys lämpö- ja tärinärasituksessa on tärkeää.

• Tuotantolinja tarvitsee automatisoitua moduulien, johdinkehysten tai akkujen käsittelyä.

Paksulankaisia ​​laitteita ei tule valita pelkästään lopullisen laitteen nimellisvirran perusteella. Koneen on myös vastattava liitäntätyynyn kokoa, pintamateriaalia, langan muodonmuutosta, ultraäänitehoa, työkappaleen pidikkeen tukea, pakkauksen jäykkyyttä ja vaadittua liitoskoemenetelmää.

Vertaa kolmea laitesuuntaa

Tämä taulukko osoittaa todennäköisen laitteiden suunnan. Se ei korvaa sovelluskatsausta, koska saman luokan yksittäisillä koneilla voi olla hyvin erilaiset liitosalueet, johdinvälit, automaatio ja laadunvalvontatoiminnot.

Pelkkä langan materiaali ei voi valita konetta

Lausunnot, kuten ”käytämme kuparilankaa” tai ”tuote vaatii alumiinilankaa”, eivät riitä koneen valintaan.

Kuparia voi esiintyä hienolankaisissa kuulaliitoksissa, hienolankaisissa kiilaliitoksissa tai paksulankaisissa tehontuotantosovelluksissa. Alumiini yhdistetään vahvasti kiilaliitokseen, mutta sen vaadittu halkaisija ja pakkausgeometria määräävät, tarvitaanko projektissa hienolankajärjestelmää vai paksulankatuotantoalustaa.

Vahvista jokaisen ehdotetun langan tai nauhan osalta:

• Materiaali ja seos

• Halkaisija tai nauhan leveys ja paksuus

• Kelan tyyppi ja syöttöjärjestely

• Vaadittu työkalun geometria

• Liitäntätyynyn ja liitinmateriaalin

• Ultraäänitaajuus ja prosessienergia-alue

• Silmukka- tai nauhapolkugeometria

• Odotettu veto-, leikkaus- tai kuorimiskäyttäytyminen

Koneluettelo, jossa mainitaan oikea metalli, mutta ei yksilöidä tuettuja mittoja, liimauspäätä ja työkaluja, on puutteellinen valintatarkoituksiin.

Paketin geometria voi ohittaa yleisen sovellussäännön

Tyypilliset sovellusmerkinnät ovat hyödyllisiä, mutta eivät ehdottomia. Tehotuote ei automaattisesti vaadi paksujohdinliitosta, eikä IC-kotelo automaattisesti vaadi kuulaliitosta.

Arvioi fyysinen suunnittelu:

• Voiko liimaustyökalu yltää jokaiseen tyynyyn koskematta lähellä oleviin rakenteisiin?

• Pitääkö langan levitä moneen suuntaan?

• Onko käytettävissä oleva pystysuora vapaa tila riittävä aiotulle silmukalle?

• Tarvitseeko sidos pitkänomaisen kiilan muodon?

• Onko nauhan suunta tärkeä sähkösuunnittelussa?

• Voiko työkappaleen pidike tukea pakkausta ultraääniliimauksen aikana?

• Onko liimausalue koneen liikeradan sisällä?

• Vaatiiko tuote yhden johtimen liitäntää kohden vai useita rinnakkaisia ​​johtimia?

Vastaus voi muuttaa valittua prosessia, vaikka materiaali ja tuoteluokka alun perin osoittaisivatkin toiseen suuntaan.

Tuotantovaatimukset Koneen kokoonpanon määrittäminen

Kun liimausprosessi on valittu, vertaa, miten kone toimii tuotannossa.

Kehityslaboratorio voi priorisoida manuaalista käyttöä, prosessin joustavuutta ja vaihdettavia liitospäitä. Massatuotantoinen IC-linja voi priorisoida kuulaliitosnopeuden ja automaattisen käsittelyn. Tehomoduuli- tai akkulinja voi vaatia suuren työalueen, paksulankaisen liitospään, vahvan kiinnittimen ja tuotekohtaisen automaation.

Käytännön langansidontalaitteen valintajärjestys

1. Määrittele sähköliitäntä.Määritä virta-, taajuus-, resistanssi- ja luotettavuusvaatimukset.

2. Valitse langan tai nauhan suunta.Määritä materiaali, poikkileikkaus ja liitosten lukumäärä.

3. Tarkista liimattavat pinnat.Vahvista piirilevyn, liittimen, johdinrungon tai alustan metallointi.

4. Kartoita paketin geometria.Kirjaa muistiin pad-väli, työkalun käyttöalue, silmukan korkeus, sidossuunta ja työalue.

5. Vahvista lämpöbudjetti.Selvitä, tukeeko pakkaus vaadittua lämmitettyä tai matalan lämpötilan prosessia.

6. Valitse liimausprosessi.Vertaa kuulaliitosta, hienolankaista kiilaliitosta ja paksulankaista kiilaliitosta määriteltyyn yhteenliitäntään.

7. Valitse koneen kokoonpano.Tarkista sidospää, langan kulkureitti, työkalu, työkappaleen pidin, konenäkö, käsittelijä ja ohjelmisto.

8. Testaa edustavia materiaaleja.Osoita aiottu sidossekvenssi, silmukka ja mitattavissa oleva sidostulos.

9. Tarkista tuotannon sopivuus.Vahvista tuotos-, vaihto-, automaatio-, data- ja tukivaatimukset.

10. Tarkasta kone tarkasti.Käytettyjen laitteiden osalta yhdistä asennettu kokoonpano ja testitulokset koneen sarjanumeroon.

Tämä järjestys vähentää riskiä valita tuttu merkki tai konemalli ennen kuin varsinainen liimaustarpe on määritelty.

Kun tarvitaan useampi kuin yksi Bonder-tyyppi

Joissakin tuotteissa on useampi kuin yksi yhteenliitäntävaatimus. Pakettiperheessä voidaan käyttää signaaliliitäntöihin hienolankaista kuulaliitosta, kun taas vastaavassa tehotuotteessa käytetään paksua alumiinilankaa tai -nauhaa.

Yhden koneen ei voida olettaa kattavan molempia suuntia, ellei siinä ole varmistettua vaihdettavaa sidontapään arkkitehtuuria ja vaadittua langansyöttöä, työkaluja, työkappaleenpitimiä ja ohjelmistotukea. Siltikin vaihtoaika, kalibrointi ja tuotantomäärä voivat tehdä erillisten koneiden käytöstä käytännöllisempää.

Sekalaiset tuotevalikoimat tulisi siksi tarkastella prosessiperheittäin sen sijaan, että jokaiseen pakettiin valittaisiin yksi yleiskäyttöinen langanliitoslaite.

Pallo-, kiila- ja paksulankaliitosten usein kysytyt kysymykset

Eroaako paksulankaliitin kiilaliittimestä?

Paksulankainen liimauslaite on yleensä erikoistunut kiila-kiilaliimausjärjestelmä. Siinä käytetään liimauspäätä, muunninta, lankareittiä ja leikkuria, jotka on suunniteltu suuremmille langoille tai nauhoille, ja sitä käytetään yleisesti teho- ja suurvirtatuotteissa.

Onko palloliitos aina nopeampaa kuin kiilaliitos?

Palloliitosta suositaan yleensä nopeassa hienolankatuotannossa, mutta todellinen tuotantomäärä riippuu pakkauksesta, liitosten määrästä, silmukkaohjelmasta, koneen automaatiosta ja tarkastusvaatimuksista. Julkaistun maksiminopeuden ei pitäisi korvata tuotekohtaista syklitarkastelua.

Voiko kiilasidontalaitteessa käyttää kultalankaa?

Kyllä, soveltuvissa kiilajärjestelmissä voidaan käyttää kultalankaa, mutta liimaustavan, lämpötilan, kiilatyökalun ja koneen kokoonpanon on vastattava valittua lankaa ja liimattavia pintoja.

Pitäisikö tehopuolijohdetuotteissa aina käyttää paksua lankaa?

Ei. Oikea yhteenliitäntä riippuu virrasta, kotelon suunnittelusta, liitostyynyn koosta, lämpökäyttäytymisestä ja luotettavuusvaatimuksista. Joissakin teholähteissä voidaan käyttää ohutta lankaa, nauhaa, liittimiä tai muuta yhteenliitäntätekniikkaa.

Voiko yksi kone liimata sekä ohutta että paksua lankaa?

Joissakin joustavissa tai kehitysjärjestelmissä on vaihdettavat sidontapäät, mutta tämä ominaisuus on varmistettava kyseisellä koneella. Hienolankapään ei voida olettaa käsittelevän paksua lankaa vain siksi, että molemmat käyttävät kiilaliitosta.

Lopullinen suositus

Valitse liitosprosessi ennen koneen mallin valintaa. Palloliitokset ovat yleensä vahvin suunta nopeille hienolankaisille puolijohdepakkauksille. Hienolankaisista kiilaliitoksista tulee tärkeitä silloin, kun suunnittelua ohjaavat matalat silmukat, suuntaliitokset, matalan lämpötilan käsittely tai erikoismateriaalit. Paksulankaiset ja nauhaliitokset soveltuvat sähkö-, auto-, akku- ja suurvirtasovelluksiin, jotka vaativat suuremman liitoksen ja tehokkaamman kiilaliitosjärjestelmän.

Kun olet tunnistanut oikean prosessisuunnan, vertaa saatavilla olevialanganliitoslaitteettarkan sidospään, lankavalikoiman, työkalujen, työkappaleenpitimen, automaation ja testausominaisuuksien perusteella. Keskustellaksesi paketista tai tunnistetusta koneesta, lähetä langan tai nauhan tekniset tiedot, pakkauspiirustus, tyynymateriaalit, silmukkavaatimukset ja tuotantotavoiteAll-SMT-yhteydenottosivu.