Vezivač kuglica u odnosu na vezivač klinova u odnosu na vezivač teške žice: Vodič za odabir

Odabir stroja za spajanje žica započinje međusobnim spojem koji je proizvodu potreban, a ne preferiranom markom stroja. Strojevi za spajanje kuglicama, strojevi za spajanje tankom žicom i strojevi za spajanje debelom žicom koriste različite alate, sustave za upravljanje žicom i uvjete procesa, čak i kada se sva tri općenito opisuju kao oprema za spajanje žica.

Razlika je također preciznija nego što tri oznake mogu sugerirati. Spajanje debelim žicama općenito je primjena spajanja klin-klin dizajnirana za veće aluminijske ili bakrene žice, trake i međuspojeve 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 spajanjaOvaj članak se fokusira na odabir ispravnog smjera opreme za definirani paket i proizvodne zahtjeve.

Započnite sa zahtjevom za međusobno povezivanje

Kategorija stroja ne može se pouzdano odabrati samo na temelju naziva kućišta. Dva proizvoda opisana kao energetski uređaji, senzori ili poluvodički moduli mogu zahtijevati vrlo različite materijale žica, geometrije spojeva i proizvodne sustave.

Ove zahtjeve treba definirati prije usporedbe pojedinačnih modela. Stroj koji podržava ispravan materijal žice i dalje može biti neprikladan zbog područja spajanja, držača obratka, automatizacije, mogućnosti petlje ili konfiguracije softvera.

Tvrtke za vezanje kuglica daju prioritet produktivnosti i fleksibilnosti fine žice

Kuglično spajanje obično formira kuglicu u slobodnom zraku na kraju fine žice pomoću elektroničkog sustava za gašenje plamena. Keramička kapilara postavlja kuglicu na prvo mjesto spajanja, formira žičanu petlju i dovršava vezu šavnim spajanjem na drugom mjestu.

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

• Logički, memorijski i analogni integrirani krugovi

• Diskretni poluvodički uređaji

• LED i optoelektronički paketi

• Paketi s više čipova i složenim čipovima

• Dizajni međusobnog povezivanja sustava u paketu i visoke gustoće

• Visokoserijski olovni okvir i montaža na bazi podloge

Razlozi za procjenu Ball Bondera

• Visoka proizvodna učinkovitost 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 smjera jer okrugli alat može formirati petlje prema različitim mjestima druge veze bez potrebe da sama veza slijedi klinastu orijentaciju.

Uvjeti koji još uvijek zahtijevaju provjeru

Prisutnost glave s kugličnom vezom ne dokazuje kompatibilnost sa svakim paketom fine žice. Odabir stroja i dalje mora uzeti u obzir:

• Podržani materijal i promjer žice

• EFO sustav 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 bakrene žice i zahtjevi za zaštitni plin gdje je primjenjivo

• Rukovatelj, olovni okvir ili format supstrata

Stoga, stroj za spajanje kuglicama velike brzine može biti ispravna kategorija stroja, ali i dalje zahtijeva drugačiju glavu za spajanje, držač obratka, kapilaru ili softversku opciju za predviđeni paket.

Vezivači s tankom žicom 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 stvaranje kuglica slobodnog zraka.

Za spajanje klinovima tankih žica može se koristiti aluminijska, zlatna ili bakrena žica, ovisno o stroju, alatu i procesu. Često se procjenjuje gdje geometrija paketa, toplinska ograničenja ili oblik međusobnih spojeva čine spajanje klinovima prikladnijim od konvencionalnog načina spajanja kuglicama.

Razlozi za procjenu uređaja za spajanje 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.

• Vrpca je potrebna za RF ili visokofrekventno međusobno povezivanje.

• Proizvod je hibridni sklop, senzor, MEMS uređaj, RF modul ili specijalizirani mikroelektronički sklop.

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

Fini korak ne znači automatski i klinasto lijepljenje

I moderni kuglični i klinasti lijepiči mogu podržati primjene finog koraka pod odgovarajućim uvjetima. Ispravan izbor ovisi o cjelokupnoj 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, duboki pristup, materijal žice ili orijentacija vrpce.

Veze s teškim žicama opslužuju energetske i visokostrujne međusobne veze

Uređaj za spajanje debele žice općenito je ultrazvučni sustav klin-klin konfiguriran za veću žicu ili traku. Glava za spajanje, pretvornik, vodilice žice, stezaljke, rezač i držač obratka dizajnirani su za bitno drugačija mehanička opterećenja od sustava 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 poluvodiča snage

• Sastavljanje IGBT i SiC uređaja

• Automobilski vučni pretvarači

• DC/DC pretvarači i industrijska energetska elektronika

• Međusobne veze baterijskih modula i ćelija

• Diskretni uređaji visoke struje

• Hibridni sklopovi za napajanje

• Bakreni ili aluminijski međuspojevi velike površine

Razlozi za procjenu uređaja za vezanje teškom žicom

• Međuspoj mora prenositi veću struju od konvencionalne tanke žice.

• Dizajn zahtijeva debelu aluminijsku ili bakrenu žicu.

• Vrpca je potrebna za povećanje površine međusobnog povezivanja ili podršku određenom električnom dizajnu.

• Paket ima veliko područje spajanja ili format energetskog modula.

• Proces zahtijeva više paralelnih žica ili vrpci.

• Mehanička izdržljivost pod toplinskim i vibracijskim naprezanjima je važna.

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

Oprema za tešku žicu ne smije se odabrati samo na temelju nazivne struje konačnog uređaja. Stroj također mora odgovarati veličini podloge, materijalu površine, deformaciji žice, ultrazvučnoj snazi, nosaču držača, krutosti paketa i potrebnoj metodi ispitivanja spoja.

Usporedite tri smjera za opremu

Ova tablica identificira vjerojatni smjer razvoja opreme. Ne zamjenjuje pregled primjene, jer pojedinačni strojevi unutar iste kategorije mogu imati vrlo različita područja spajanja, raspone žica, automatizaciju i funkcije praćenja kvalitete.

Samo žičani materijal ne može odabrati stroj

Izjave poput „koristimo bakrenu žicu“ ili „proizvod zahtijeva aluminijsku žicu“ nisu dovoljne za odabir stroja.

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 treba li projektu sustav s tankom žicom ili proizvodna platforma s debelim žicom.

Za svaku predloženu žicu ili traku, potvrdite:

• Materijal i legura

• Promjer ili širina i debljina vrpce

• Vrsta kalema i raspored hranjenja

• Potrebna geometrija alata

• Materijal kontaktnih pločica i terminala

• Ultrazvučna frekvencija i raspon procesne energije

• Geometrija petlje ili trake-puta

• Očekivano ponašanje pri povlačenju, smicanju ili ljuštenju

Popis strojeva koji spominje ispravan metal, ali ne identificira podržane dimenzije, glavu za spajanje i alate, nepotpun je za potrebe odabira.

Geometrija paketa može nadjačati opće pravilo primjene

Tipične oznake primjene su korisne, ali nisu apsolutne. Proizvod vezan uz 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 pločicu bez kontakta s obližnjim strukturama?

• Treba li se žica širiti u mnogo smjerova?

• Je li raspoloživi vertikalni razmak dovoljan za predviđenu petlju?

• Treba li veza izduženi oblik klina?

• Je li orijentacija vrpce važna za električni dizajn?

• Može li držač obratka poduprijeti paket tijekom ultrazvučnog lijepljenja?

• Je li područje lijepljenja unutar raspona kretanja stroja?

• Zahtijeva li proizvod jednu žicu po spoju ili nekoliko paralelnih žica?

Odgovor može promijeniti odabrani proces čak i kada kategorija materijala i proizvoda u početku upućuje u drugom smjeru.

Zahtjevi za proizvodnju Određivanje konfiguracije stroja

Nakon što je odabran postupak lijepljenja, usporedite kako će stroj raditi u proizvodnji.

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

Praktični redoslijed odabira žičanog veziva

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

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

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

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

5. Potvrdite termalni proračun.Utvrdite može li paket podržati potreban proces s zagrijavanjem ili niskom temperaturom.

6. Odaberite postupak lijepljenja.Usporedite kuglično spajanje, spajanje klinastim spojem tankom žicom i spajanje klinastim spojem debelom žicom s definiranim međusobnim spojem.

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

8. Testirajte reprezentativne materijale.Demonstrirajte željeni slijed veza, petlju i mjerljivi rezultat veze.

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

10. Pregledajte točan stroj.Za rabljenu opremu, povežite instaliranu konfiguraciju i dokaze ispitivanja sa serijskim brojem stroja.

Ovaj slijed smanjuje rizik odabira poznate marke ili modela stroja prije nego što se definiraju stvarni zahtjevi za lijepljenje.

Kada može biti potrebno više od jedne vrste veziva

Neki proizvodi sadrže više od jednog zahtjeva za međusobno povezivanje. Obitelj pakiranja može koristiti kuglasto spajanje s tankim žicama za signalne veze, dok srodni proizvod za napajanje koristi debelu aluminijsku žicu ili traku.

Ne treba pretpostavljati da jedan stroj pokriva oba smjera osim ako nema provjerenu arhitekturu zamjenjivih glava za spajanje žice i potreban sustav za dovod žice, alate, držače i softversku podršku. Čak i tada, vrijeme promjene, kalibracija i obujam proizvodnje mogu učiniti odvojene strojeve praktičnijima.

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

Često postavljana pitanja o spajanju kuglicama, klinovima i teškom žicom

Razlikuje li se stroj za vezanje debelom žicom od stroja za vezanje klinom?

Uređaj za spajanje debele žice obično je specijalizirani sustav za spajanje klinovima. Koristi glavu za spajanje, pretvarač, putanju žice i rezač dizajniran za veće žice ili trake i obično se primjenjuje na proizvode za energiju i jaku struju.

Je li kuglično lijepljenje uvijek brže od klinastog lijepljenja?

Kuglično spajanje općenito se preferira za brzu proizvodnju fine žice, ali stvarni učinak ovisi o paketu, broju spajanja, programu petlje, automatizaciji stroja i zahtjevima inspekcije. Objavljena maksimalna brzina ne bi trebala zamijeniti pregled ciklusa specifičnog za proizvod.

Može li stroj za vezanje klinovima koristiti zlatnu žicu?

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

Trebaju li poluvodički proizvodi za napajanje uvijek koristiti debelu žicu?

Ne. Ispravna međusobna veza ovisi o struji, dizajnu pakiranja, veličini kontaktnih pločica, toplinskom ponašanju i zahtjevima za pouzdanost. Neki uređaji povezani s napajanjem mogu koristiti finu žicu, vrpcu, kopče ili neku drugu tehnologiju međusobnog povezivanja.

Može li jedan stroj spajati i tanku i debelu žicu?

Neki fleksibilni ili razvojni sustavi nude izmjenjive glave za spajanje, ali ta se mogućnost mora provjeriti na točno određenom stroju. Ne može se pretpostaviti da glava s tankom žicom obrađuje debelu žicu jednostavno zato što oba koriste klinasto spajanje.

Završna preporuka

Odaberite postupak spajanja prije odabira modela stroja. Kuglični spojevi općenito su najjači smjer za brzo pakiranje poluvodiča tankim žicama. Klinasti spojevi tankim žicama postaju važni tamo gdje niske petlje, usmjerene veze, obrada na niskim temperaturama ili specijalizirani materijali kontroliraju dizajn. Spojevi debelim žicama i vrpcama koriste se u energetskim, automobilskim, baterijskim i visokostrujnim primjenama koje zahtijevaju veći međuspoj i snažniji sustav klinastog spajanja.

Nakon što se utvrdi ispravan smjer procesa, usporedite dostupneoprema za spajanje žicaprema točnoj glavi za spajanje, rasponu žica, alatima, držaču obratka, automatizaciji i mogućnostima testiranja. Za raspravu o paketu ili identificiranom stroju, pošaljite specifikaciju žice ili trake, crtež paketa, materijale za jastučiće, zahtjeve za petlju i cilj proizvodnje putemKontaktna stranica All-SMT-a.