Kulebinder vs. kilebinder vs. tung trådbinder: Valgveiledning

Valg av trådbindingsmaskin begynner med sammenkoblingen produktet trenger, ikke med et foretrukket maskinmerke. Kulebindere, kilebindere for fintråd og tykktrådbindere bruker forskjellige verktøy, trådkontrollsystemer og prosessforhold, selv når alle tre beskrives generelt som trådbindingsutstyr.

Skillet er også mer presist enn de tre etikettene antyder. Tungtrådsbinding er vanligvis en kile-kile-bindingsapplikasjon designet rundt større aluminiums- eller kobbertråd, bånd og sammenkoblinger med høyere strømstyrke. Det bør ikke behandles som et helt separat bindingsprinsipp fra kilebinding.

For en generell forklaring av utstyr for trådbinding og grunnleggende prosesstrinn, se gjennomveiledning for trådbindingsteknologiDenne artikkelen fokuserer på å velge riktig utstyrsretning for en definert pakke og produksjonskrav.

Start med sammenkoblingskravet

En maskinkategori kan ikke velges pålitelig ut fra pakkenavnet alene. To produkter beskrevet som strømforsyningsenheter, sensorer eller halvledermoduler kan kreve svært forskjellige ledningsmaterialer, bindingsgeometrier og produksjonssystemer.

Disse kravene bør defineres før individuelle modeller sammenlignes. En maskin som støtter riktig trådmateriale kan fortsatt være uegnet på grunn av bindingsområde, arbeidsstykkeholder, automatisering, sløyfekapasitet eller programvarekonfigurasjon.

Kulebindere prioriterer produktivitet og fleksibilitet med fintråd

Kulebinding danner vanligvis en luftkule i enden av en tynn tråd ved hjelp av et elektronisk flammeavstengningssystem. En keramisk kapillærrør plasserer kulen på det første bindingsstedet, danner trådløkken og fullfører forbindelsen med en stingbinding på det andre stedet.

Moderne kulebinding forbindes ofte med fint gull- og kobbertråd, høydensitets halvlederpakking og automatisert produksjon. Avhengig av maskin og pakkeprosess kan bruksområdene omfatte:

• Logikk, minne og analoge integrerte kretser

• Diskrete halvlederenheter

• LED- og optoelektroniske pakker

• Stablede die- og flerbrikkepakker

• System-i-pakke og høytetthetsforbindelsesdesign

• Høyvolums leadframe- og substratbasert montering

Grunner til å evaluere en ballbonder

• Høy produksjonskapasitet er viktig.

• Pakken bruker fin gull- eller kobbertråd.

• Bindingsoppsettet krever at ledningene vifter ut i mange retninger.

• Produktet har et stort antall bindinger per enhet.

• Finpitch og pakkemontering med høy tetthet er nødvendig.

• Automatisert materialhåndtering og reseptkontroll i store volum er prioriteter.

Kapillærrøret gir betydelig retningsfleksibilitet fordi det runde verktøyet kan danne løkker mot forskjellige andrebindingssteder uten at selve bindingen må følge en kileorientering.

Forhold som fortsatt krever verifisering

Tilstedeværelsen av et kulebindingshode beviser ikke kompatibilitet med alle fintrådspakker. Maskinvalg må fortsatt vurdere:

• Støttet trådmateriale og diameter

• EFO-system og stabilitet med friluftsball

• Kapillærgeometri og verktøyklaring

• Krav til plassering av klosser og binding

• Sløyfehøyde, spennvidde og stablet-die geometri

• Arbeidsholdertemperatur og pakkestøtte

• Kobbertrådkapasitet og krav til beskyttelsesgass der det er aktuelt

• Håndter, leadframe eller substratformat

En høyhastighetskulebinder kan derfor være riktig maskinkategori, men krever fortsatt et annet bindehode, arbeidsholder, kapillær eller programvarealternativ for den tiltenkte pakken.

Fintråds kilebindingsmaskiner støtter lave løkker og retningsbestemt binding

Kilebinding bruker et kileformet verktøy til å presse tråden mot bindingsflaten mens ultralydenergi og kraft skaper sammenkoblingen. Prosessen skaper vanligvis kilebindinger i begge ender av tråden og krever ikke dannelse av friluftskule.

Fintråds kilebinding kan bruke aluminium-, gull- eller kobbertråd, avhengig av maskin, verktøy og prosess. Det vurderes ofte der pakkegeometri, termiske grenser eller sammenkoblingsform gjør kilebinding mer egnet enn en konvensjonell kulebindingsrute.

Grunner til å evaluere en fintråds kilebinder

• Pakken krever svært lave eller korte løkker.

• Vertikal klaring over pakken er begrenset.

• Applikasjonen bruker fin aluminiumstråd.

• Ultralydbinding ved lav temperatur er foretrukket.

• Bindingsgeometrien krever langstrakte kilebindinger.

• Bånd er nødvendig for en RF- eller høyfrekvent sammenkobling.

• Produktet er en hybridkrets, sensor, MEMS-enhet, RF-modul eller spesialisert mikroelektronisk enhet.

Den retningsbestemte naturen til et kileverktøy er en viktig designfaktor. Verktøyet, bindingshodet eller arbeidsstykket må være orientert i henhold til trådbanen. Dette kan gi sterk kontroll over bindingsretningen og lavprofilgeometri, men det kan også påvirke syklustid og maskinarkitektur.

Fin stigning betyr ikke automatisk kilebinding

Både moderne kule- og kilebindere kan støtte finfresing under passende forhold. Riktig valg avhenger av den komplette geometrien.

Kulebinding kan forbli å foretrekke når høy effekt og flerdireksjonell vifteutbredelse er viktigere. Kilebinding kan bli mer attraktivt når lav sløyfehøyde, smale, forlengede bindinger, dyp tilgang, trådmateriale eller båndorientering styrer designet.

Tungtrådsbindere betjener strøm- og høystrømsforbindelser

En tykktrådsbindingsmaskin er vanligvis et ultralyd-kilesystem konfigurert for større tråder eller bånd. Bindingshodet, transduseren, trådføringene, klemmene, kutteren og arbeidsholderen er designet for vesentlig andre mekaniske belastninger enn et fintrådssystem.

Typiske materialretninger inkluderer rundtråd av aluminium eller kobber og bånd av aluminium eller kobber. Det faktiske støtteområdet avhenger av bindingshodet og maskinkonfigurasjonen.

Typiske bruksområder for tunge ledninger

• Krafthalvledermoduler

• Montering av IGBT- og SiC-enheter

• Biltrekkomformere

• DC/DC-omformere og industriell kraftelektronikk

• Batteri-modul og celle-sammenkoblinger

• Høystrøms diskrete enheter

• Krafthybridkretser

• Store kobber- eller aluminiumsforbindelser

Grunner til å evaluere en tykktrådsbinder

• Forbindelsen må føre høyere strøm enn en konvensjonell fintråd.

• Designet krever tykk aluminiums- eller kobbertråd.

• Bånd er nødvendig for å øke sammenkoblingsområdet eller støtte et spesifikt elektrisk design.

• Pakken har et stort bindingsområde eller strømmodulformat.

• Prosessen krever flere parallelle ledninger eller bånd.

• Mekanisk holdbarhet under termisk belastning og vibrasjonsbelastning er viktig.

• Produksjonslinjen trenger automatisert håndtering av modul, ledningsramme eller batteri.

Utstyr for tunge tråder bør ikke velges kun basert på den endelige enhetens strømstyrke. Maskinen må også matche putestørrelsen, overflatematerialet, tråddeformasjonen, ultralydeffekten, arbeidsholderstøtten, pakkestivheten og den nødvendige bindingstestmetoden.

Sammenlign de tre utstyrsretningene

Denne tabellen identifiserer den sannsynlige utstyrsretningen. Den erstatter ikke en gjennomgang av bruksområdene, fordi individuelle maskiner innenfor samme kategori kan ha svært forskjellige bindingsområder, ledningsområder, automatiserings- og kvalitetsovervåkingsfunksjoner.

Trådmateriale alene kan ikke velge maskin

Utsagn som «vi bruker kobbertråd» eller «produktet krever aluminiumstråd» er ikke tilstrekkelige for maskinvalg.

Kobber kan forekomme i kulebinding med fintråd, kilebinding med fintråd eller kraftapplikasjoner for tunge tråder. Aluminium er sterkt assosiert med kilebinding, men den nødvendige diameteren og pakkegeometrien avgjør om prosjektet trenger et fintrådssystem eller en produksjonsplattform for tunge tråder.

For hver foreslåtte ledning eller bånd, bekreft:

• Materiale og legering

• Diameter eller båndbredde og -tykkelse

• Spoletype og matingsarrangement

• Nødvendig verktøygeometri

• Bond-pute og terminalmateriale

• Ultralydfrekvens og prosessenergiområde

• Sløyfe- eller båndbanegeometri

• Forventet trekk-, skjær- eller avskallingsoppførsel

En maskinliste som nevner riktig metall, men ikke identifiserer de støttede dimensjonene, bindingshodet og verktøyet, er ufullstendig for utvalgsformål.

Pakkegeometri kan overstyre den generelle applikasjonsregelen

Typiske applikasjonsetiketter er nyttige, men ikke absolutte. Et strømrelatert produkt krever ikke automatisk en tykktrådsbinding, og en IC-pakke krever ikke automatisk kulebinding.

Evaluer den fysiske utformingen:

• Kan limverktøyet nå alle puter uten å komme i kontakt med nærliggende strukturer?

• Må ledningen vifte ut i mange retninger?

• Er den tilgjengelige vertikale klaringen tilstrekkelig for den tiltenkte sløyfen?

• Trenger bindingen en avlang kileform?

• Er båndorientering viktig for det elektriske designet?

• Kan arbeidsstykkeholderen støtte pakken under ultralydbinding?

• Er bindingsområdet innenfor maskinens bevegelsesområde?

• Krever produktet én ledning per tilkobling eller flere parallelle ledninger?

Svaret kan endre den valgte prosessen selv om materialet og produktkategorien i utgangspunktet peker i en annen retning.

Produksjonskrav Bestem maskinkonfigurasjonen

Etter at limeprosessen er valgt, sammenlign hvordan maskinen vil fungere i produksjon.

Et utviklingslaboratorium kan prioritere manuell tilgang, prosessfleksibilitet og utskiftbare bindingshoder. En masseproduksjonslinje for IC kan prioritere hastighet for kulebinding og automatisert håndtering. En strømforsynings- eller batterilinje kan kreve et stort arbeidsområde, et kraftig trådhode, en sterk armatur og produktspesifikk automatisering.

En praktisk valgsekvens for trådbindere

1. Definer den elektriske tilkoblingen.Etabler krav til strøm, frekvens, motstand og pålitelighet.

2. Velg retningen på tråden eller båndet.Identifiser materialet, tverrsnittet og antall sammenkoblinger.

3. Gjennomgå bindingsflatene.Bekreft metalliseringen av die-paden, terminalen, ledningsrammen eller substratet.

4. Kartlegg pakkegeometrien.Registrer pad-pitch, verktøytilgang, sløyfehøyde, bindingsretning og arbeidsområde.

5. Bekreft det termiske budsjettet.Avgjør om pakken kan støtte den nødvendige oppvarmede eller lavtemperaturprosessen.

6. Velg bindingsprosessen.Sammenlign kulebinding, kilebinding med fintråd og kilebinding med tungtråd mot den definerte sammenkoblingen.

7. Velg maskinkonfigurasjonen.Gjennomgå bindingshode, trådbane, verktøy, arbeidsholder, visjon, håndtak og programvare.

8. Test representative materialer.Demonstrer den tiltenkte bindingssekvensen, sløyfen og det målbare bindingsresultatet.

9. Gjennomgå produksjonstilpasning.Bekreft krav til utgang, overgang, automatisering, data og støtte.

10. Inspiser den nøyaktige maskinen.For brukt utstyr, koble den installerte konfigurasjonen og testbeviset til maskinens serienummer.

Denne sekvensen reduserer risikoen for å velge et kjent merke eller en kjent maskinmodell før det faktiske bindingskravet er definert.

Når det kan være behov for mer enn én type bonder

Noen produkter inneholder mer enn ett sammenkoblingskrav. En pakkefamilie kan bruke fintråds kulebinding for signaltilkoblinger, mens et relatert strømforsyningsprodukt bruker tung aluminiumstråd eller -bånd.

En enkelt maskin bør ikke antas å dekke begge retninger med mindre den har en verifisert arkitektur for utskiftbare bindingshoder og nødvendig trådmating, verktøy, arbeidsstykkeholder og programvarestøtte. Selv da kan omstillingstid, kalibrering og produksjonsvolum gjøre separate maskiner mer praktiske.

Blandede produktporteføljer bør derfor gjennomgås per prosessfamilie i stedet for å velge én universell trådbinder for hver pakke.

Vanlige spørsmål om kule-, kile- og tykktrådsbinding

Er en tykktrådsbinder forskjellig fra en kilebinder?

En tykktrådsbindingsenhet er vanligvis et spesialisert kile-kile-bindingssystem. Den bruker et bindingshode, en transduser, en ledningsbane og en kutter designet for større ledninger eller bånd, og brukes ofte på kraft- og høystrømsprodukter.

Er kulebinding alltid raskere enn kilebinding?

Kulebinding er generelt foretrukket for høyhastighets produksjon av fintråd, men den faktiske produksjonen avhenger av pakken, antall bindinger, sløyfeprogram, maskinautomatisering og inspeksjonskrav. Publisert maksimalhastighet bør ikke erstatte en produktspesifikk syklusgjennomgang.

Kan en kilebinder bruke gulltråd?

Ja, aktuelle kilesystemer kan bruke gulltråd, men bindingsmodus, temperatur, kileverktøy og maskinkonfigurasjon må samsvare med den valgte tråden og bindingsoverflatene.

Bør krafthalvlederprodukter alltid bruke tykk ledning?

Nei. Riktig sammenkobling avhenger av strøm, pakkedesign, padstørrelse, termisk oppførsel og pålitelighetskrav. Noen strømrelaterte enheter kan bruke tynne ledninger, bånd, klips eller en annen sammenkoblingsteknologi.

Kan én maskin lime både tynn og tykk tråd?

Noen fleksible eller utviklingssystemer tilbyr utskiftbare bindingshoder, men denne muligheten må verifiseres på den spesifikke maskinen. Et fintrådshode kan ikke antas å behandle tykk tråd bare fordi begge bruker kilebinding.

Endelig anbefaling

Velg bindingsprosess før du velger maskinmodell. Kulebindere er generelt den sterkeste retningen for høyhastighets fintråds halvlederpakking. Fintråds kilebindere blir viktige der lave løkker, retningsbestemte bindinger, lavtemperaturbehandling eller spesialiserte materialer styrer designet. Tungtråds- og båndbindere brukes til kraft-, bil-, batteri- og høystrømsapplikasjoner som krever en større sammenkobling og et kraftigere kilebindingssystem.

Etter å ha identifisert riktig prosessretning, sammenlign tilgjengeligeutstyr for trådbindingav dens nøyaktige bindingshode, trådutvalg, verktøy, arbeidsholder, automatisering og testkapasitet. For å diskutere en pakke eller en identifisert maskin, send tråd- eller båndspesifikasjonen, pakketegning, padmaterialer, sløyfekrav og produksjonsmål gjennomAll-SMT kontaktside.