راهنمای انتخاب دستگاه اتصال‌دهنده‌ی توپی، گوه‌ای و سیمی سنگین

انتخاب یک دستگاه اتصال سیم با اتصال داخلی مورد نیاز محصول آغاز می‌شود، نه با برند دستگاه مورد نظر. دستگاه‌های اتصال توپی، دستگاه‌های اتصال گوه‌ای سیم ظریف و دستگاه‌های اتصال سیم سنگین از ابزارها، سیستم‌های کنترل سیم و شرایط فرآیند متفاوتی استفاده می‌کنند، حتی زمانی که هر سه به طور کلی به عنوان تجهیزات اتصال سیم توصیف می‌شوند.

این تمایز همچنین دقیق‌تر از آن چیزی است که سه برچسب ممکن است نشان دهند. اتصال سیم سنگین عموماً یک کاربرد اتصال گوه‌ای-گوه‌ای است که حول سیم‌های آلومینیومی یا مسی بزرگتر، روبان و اتصالات جریان بالاتر طراحی شده است. نباید آن را به عنوان یک اصل اتصال کاملاً مجزا از اتصال گوه‌ای در نظر گرفت.

برای توضیح کلی تجهیزات اتصال سیم و مراحل اولیه فرآیند، به موارد زیر مراجعه کنید.راهنمای فناوری اتصال سیماین مقاله بر انتخاب جهت صحیح تجهیزات برای یک بسته‌بندی تعریف‌شده و الزامات تولید تمرکز دارد.

با الزامات اتصال متقابل شروع کنید

نمی‌توان صرفاً بر اساس نام بسته‌بندی، دسته‌بندی یک ماشین را به طور قابل اعتمادی انتخاب کرد. دو محصول که به عنوان دستگاه‌های قدرت، حسگرها یا ماژول‌های نیمه‌هادی توصیف می‌شوند، ممکن است به مواد سیم، هندسه پیوند و سیستم‌های تولید بسیار متفاوتی نیاز داشته باشند.

این الزامات باید قبل از مقایسه مدل‌های مختلف تعریف شوند. دستگاهی که از جنس سیم مناسب پشتیبانی می‌کند، ممکن است به دلیل ناحیه اتصال، نگهدارنده قطعه، اتوماسیون، قابلیت حلقه یا پیکربندی نرم‌افزار، همچنان نامناسب باشد.

تولیدکنندگان چسب بال، بهره‌وری و انعطاف‌پذیری سیم‌های نازک را در اولویت قرار می‌دهند

اتصال توپی معمولاً با استفاده از یک سیستم الکترونیکی خاموش کننده شعله، یک توپ هوای آزاد در انتهای یک سیم نازک تشکیل می‌دهد. یک لوله مویین سرامیکی، توپ را روی محل اتصال اول قرار می‌دهد، حلقه سیم را تشکیل می‌دهد و اتصال را با یک اتصال بخیه در محل دوم کامل می‌کند.

اتصال توپی مدرن معمولاً با سیم‌های طلای مرغوب و مس، بسته‌بندی نیمه‌هادی با چگالی بالا و تولید خودکار مرتبط است. بسته به فرآیند دستگاه و بسته‌بندی، کاربردها می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

• مدارهای مجتمع منطقی، حافظه و آنالوگ

• دستگاه‌های نیمه‌هادی گسسته

• بسته‌های LED و اپتیکالکترونیکی

• بسته‌های چندتراشه و قالب‌های انباشته

• طرح‌های اتصال سیستم در بسته و با چگالی بالا

• مونتاژ بر پایه زیرلایه و فریم سربی با حجم بالا

دلایل ارزیابی یک دستگاه اتصال دهنده توپی

• بازده تولید بالا مهم است.

• این بسته از سیم طلای نازک یا سیم مسی استفاده می‌کند.

• طرح اتصال مستلزم آن است که سیم‌ها در جهات مختلف پخش شوند.

• این محصول تعداد زیادی پیوند در هر دستگاه دارد.

• مونتاژ بسته‌بندی با گام ریز و چگالی بالا مورد نیاز است.

• جابجایی خودکار مواد و کنترل دستور پخت در حجم بالا از اولویت‌ها هستند.

مویینگی انعطاف‌پذیری جهت‌گیری قابل توجهی را فراهم می‌کند زیرا ابزار گرد می‌تواند حلقه‌هایی را به سمت مکان‌های مختلف پیوند دوم تشکیل دهد بدون اینکه خود پیوند نیاز به پیروی از جهت‌گیری گوه‌ای داشته باشد.

شرایطی که هنوز نیاز به تأیید دارند

وجود هد با اتصال توپی، سازگاری با هر بسته سیم ظریف را اثبات نمی‌کند. انتخاب دستگاه همچنان باید موارد زیر را در نظر بگیرد:

• جنس و قطر سیم پشتیبانی شده

• سیستم EFO و پایداری توپ‌های هوای آزاد

• هندسه مویینگی و فاصله ابزار

• الزامات مربوط به گام پد و جایگذاری باند

• ارتفاع حلقه، دهانه و هندسه قالب انباشته شده

• دمای نگهدارنده و پشتیبانی بسته

• قابلیت سیم مسی و الزامات گاز محافظ در صورت لزوم

• فرمت Handler، Leadframe یا Substrate

بنابراین، یک دستگاه اتصال‌دهنده ساچمه‌ای پرسرعت ممکن است دسته‌بندی صحیحی از دستگاه باشد، اما همچنان به هد اتصال، نگهدارنده قطعه، لوله مویین یا نرم‌افزار متفاوتی برای بسته مورد نظر نیاز دارد.

اتصال‌دهنده‌های گوه‌ای با سیم‌های ظریف، حلقه‌های کم ارتفاع و اتصال جهت‌دار را پشتیبانی می‌کنند.

اتصال گوه‌ای از یک ابزار گوه‌ای شکل برای فشار دادن سیم به سطح اتصال استفاده می‌کند، در حالی که انرژی و نیروی اولتراسونیک اتصال داخلی را ایجاد می‌کنند. این فرآیند معمولاً در هر دو انتهای سیم، پیوندهای گوه‌ای ایجاد می‌کند و نیازی به تشکیل توپ هوای آزاد ندارد.

اتصال گوه‌ای با سیم ظریف می‌تواند از سیم آلومینیومی، طلایی یا مسی، بسته به دستگاه، ابزار و فرآیند، استفاده کند. اغلب ارزیابی می‌شود که در کجا هندسه بسته‌بندی، محدودیت‌های حرارتی یا شکل اتصال، اتصال گوه‌ای را نسبت به مسیر اتصال توپی مرسوم مناسب‌تر می‌کند.

دلایل ارزیابی یک دستگاه اتصال گوه‌ای با سیم ظریف

• این بسته به حلقه‌های بسیار کم یا کوتاه نیاز دارد.

• فاصله عمودی بالای بسته بندی محدود است.

• این برنامه از سیم آلومینیومی نازک استفاده می‌کند.

• اتصال اولتراسونیک در دمای پایین ترجیح داده می‌شود.

• هندسه پیوند، پیوندهای گوه‌ای کشیده را می‌طلبد.

• برای اتصال RF یا فرکانس بالا به ریبون نیاز است.

• این محصول می‌تواند یک مدار ترکیبی، حسگر، دستگاه MEMS، ماژول RF یا مجموعه میکروالکترونیک تخصصی باشد.

ماهیت جهت‌دار ابزار گوه‌ای یک عامل مهم در طراحی است. ابزار، سر اتصال یا قطعه کار باید مطابق با مسیر سیم جهت‌گیری شوند. این امر می‌تواند کنترل قوی بر جهت اتصال و هندسه کم‌برجستگی ایجاد کند، اما ممکن است بر زمان چرخه و معماری دستگاه نیز تأثیر بگذارد.

گام دقیق به طور خودکار به معنای اتصال گوه نیست

هر دو نوع اتصال‌دهنده‌ی مدرن ساچمه‌ای و گوه‌ای می‌توانند در شرایط مناسب، کاربردهای با گام ریز را پشتیبانی کنند. انتخاب صحیح به هندسه‌ی کامل قطعه بستگی دارد.

زمانی که خروجی بالا و خروجی چند جهته مهم‌تر باشند، اتصال توپی ممکن است ارجحیت داشته باشد. زمانی که ارتفاع حلقه کم، اتصالات باریک و کشیده، دسترسی عمیق، جنس سیم یا جهت‌گیری نواری، طراحی را کنترل می‌کنند، اتصال گوه‌ای ممکن است جذاب‌تر شود.

سیم‌های رابط سنگین، اتصالات برق و جریان بالا را برقرار می‌کنند

یک دستگاه اتصال سیم ضخیم معمولاً یک سیستم گوه-گوه اولتراسونیک است که برای سیم یا روبان بزرگتر پیکربندی شده است. سر اتصال، مبدل، راهنماهای سیم، گیره‌ها، برش‌دهنده و نگهدارنده قطعه کار برای بارهای مکانیکی اساساً متفاوتی نسبت به سیستم سیم ظریف طراحی شده‌اند.

جهت‌های معمول مواد شامل سیم گرد آلومینیومی یا مسی و روبان آلومینیومی یا مسی است. محدوده پشتیبانی واقعی به هد اتصال و پیکربندی دستگاه بستگی دارد.

کاربردهای معمول سیم‌های سنگین

• ماژول‌های نیمه‌هادی قدرت

• مونتاژ دستگاه IGBT و SiC

• اینورترهای کشش خودرو

• مبدل‌های DC/DC و الکترونیک قدرت صنعتی

• اتصالات ماژول باتری و سلول

• دستگاه‌های گسسته جریان بالا

• مدارهای هیبریدی قدرت

• اتصالات مسی یا آلومینیومی با مساحت زیاد

دلایل ارزیابی دستگاه اتصال سیمی سنگین

• این اتصال باید جریان بالاتری نسبت به یک سیم نازک معمولی داشته باشد.

• این طرح به سیم آلومینیومی یا مسی ضخیم نیاز دارد.

• برای افزایش سطح اتصال یا پشتیبانی از یک طراحی الکتریکی خاص، به روبان نیاز است.

• این بسته دارای یک ناحیه اتصال بزرگ یا به شکل ماژول قدرت است.

• این فرآیند به چندین سیم یا روبان موازی نیاز دارد.

• دوام مکانیکی تحت تنش حرارتی و ارتعاشی مهم است.

• خط تولید به ماژول، فریم لید یا مدیریت باتری خودکار نیاز دارد.

تجهیزات سیم سنگین نباید فقط بر اساس جریان نامی دستگاه نهایی انتخاب شوند. دستگاه همچنین باید با اندازه پد، جنس سطح، تغییر شکل سیم، قدرت اولتراسونیک، پشتیبانی نگهدارنده قطعه کار، سختی بسته‌بندی و روش آزمایش چسبندگی مورد نیاز مطابقت داشته باشد.

سه جهت تجهیزات را با هم مقایسه کنید

این جدول جهت‌گیری احتمالی تجهیزات را مشخص می‌کند. این جدول جایگزین بررسی کاربرد نمی‌شود، زیرا ماشین‌های مجزا در یک دسته می‌توانند مناطق اتصال، محدوده سیم، اتوماسیون و عملکردهای نظارت بر کیفیت بسیار متفاوتی داشته باشند.

جنس سیم به تنهایی نمی‌تواند دستگاه را انتخاب کند

جملاتی مانند «ما از سیم مسی استفاده می‌کنیم» یا «این محصول به سیم آلومینیومی نیاز دارد» برای انتخاب دستگاه کافی نیستند.

مس ممکن است در کاربردهای اتصال توپی با سیم ظریف، اتصال گوه‌ای با سیم ظریف یا سیم‌های سنگین ظاهر شود. آلومینیوم به شدت با اتصال گوه‌ای مرتبط است، اما قطر و هندسه بسته‌بندی مورد نیاز آن تعیین می‌کند که آیا پروژه به سیستم سیم ظریف یا پلتفرم تولید سیم سنگین نیاز دارد.

برای هر سیم یا روبان پیشنهادی، موارد زیر را تأیید کنید:

• جنس و آلیاژ

• قطر یا عرض و ضخامت روبان

• نوع قرقره و نحوه تغذیه

• هندسه ابزار مورد نیاز

• مواد باند-پد و ترمینال

• فرکانس اولتراسونیک و محدوده انرژی فرآیند

• هندسه حلقه یا مسیر روبانی

• رفتار کششی، برشی یا پوسته‌ای مورد انتظار

فهرست دستگاهی که فلز صحیح را ذکر می‌کند اما ابعاد پشتیبانی شده، سر اتصال و ابزار را مشخص نمی‌کند، برای اهداف انتخاب ناقص است.

هندسه بسته‌بندی می‌تواند قانون کلی کاربرد را نادیده بگیرد

برچسب‌های کاربردی معمول مفید هستند اما قطعی نیستند. یک محصول مرتبط با برق به طور خودکار به اتصال‌دهنده سیم ضخیم نیاز ندارد و یک بسته IC به طور خودکار به اتصال توپی نیاز ندارد.

ارزیابی طراحی فیزیکی:

• آیا ابزار اتصال می‌تواند بدون تماس با سازه‌های مجاور، به هر پد دسترسی پیدا کند؟

• آیا سیم باید در جهات مختلف پخش شود؟

• آیا فضای عمودی موجود برای حلقه مورد نظر کافی است؟

• آیا پیوند به شکل گوه کشیده نیاز دارد؟

• آیا جهت گیری روبان برای طراحی الکتریکی مهم است؟

• آیا کارگر می‌تواند در حین اتصال اولتراسونیک، بسته را نگه دارد؟

• آیا ناحیه اتصال در محدوده حرکت دستگاه قرار دارد؟

• آیا محصول برای هر اتصال به یک سیم نیاز دارد یا چندین سیم موازی؟

پاسخ ممکن است فرآیند انتخاب شده را تغییر دهد، حتی زمانی که دسته بندی مواد و محصول در ابتدا در جهت دیگری قرار دارد.

الزامات تولید، پیکربندی دستگاه را تعیین می‌کند

پس از انتخاب فرآیند اتصال، نحوه عملکرد دستگاه را در تولید مقایسه کنید.

یک آزمایشگاه توسعه ممکن است دسترسی دستی، انعطاف‌پذیری فرآیند و سرهای اتصال قابل تعویض را در اولویت قرار دهد. یک خط تولید انبوه IC ممکن است سرعت اتصال توپی و جابجایی خودکار را در اولویت قرار دهد. یک خط ماژول قدرت یا باتری ممکن است به یک فضای کاری بزرگ، سر سیم ضخیم، فیکسچر قوی و اتوماسیون خاص محصول نیاز داشته باشد.

یک توالی عملی برای انتخاب سیم اتصال دهنده

1. اتصال الکتریکی را تعریف کنید.الزامات جریان، فرکانس، مقاومت و قابلیت اطمینان را تعیین کنید.

2. جهت سیم یا روبان را انتخاب کنید.جنس، سطح مقطع و تعداد اتصالات را مشخص کنید.

3. سطوح اتصال را بررسی کنید.پد قالب، ترمینال، قاب سربی یا فلزکاری زیرلایه را تأیید کنید.

4. هندسه بسته را ترسیم کنید.گام پد، دسترسی به ابزار، ارتفاع حلقه، جهت اتصال و ناحیه کاری را ثبت کنید.

5. بودجه حرارتی را تأیید کنید.مشخص کنید که آیا بسته‌بندی می‌تواند از فرآیند مورد نیاز با دمای بالا یا پایین پشتیبانی کند یا خیر.

6. فرآیند پیوند را انتخاب کنید.اتصال توپی، اتصال گوه‌ای سیم نازک و اتصال گوه‌ای سیم ضخیم را در مقایسه با اتصال تعریف‌شده مقایسه کنید.

7. پیکربندی دستگاه را انتخاب کنید.سر اتصال، مسیر سیم، ابزار، نگهدارنده قطعه، بینایی، هندلر و نرم‌افزار را بررسی کنید.

8. مواد معرف آزمایش.توالی پیوند مورد نظر، حلقه و نتیجه پیوند قابل اندازه‌گیری را نشان دهید.

9. تناسب تولید را بررسی کنید.خروجی، تغییرات، اتوماسیون، داده‌ها و الزامات پشتیبانی را تأیید کنید.

10. دستگاه دقیق را بررسی کنید.برای تجهیزات دست دوم، پیکربندی نصب شده و شواهد آزمایش را به شماره سریال دستگاه وصل کنید.

این ترتیب، ریسک انتخاب یک برند یا مدل ماشین آشنا را قبل از تعریف الزامات اتصال واقعی کاهش می‌دهد.

چه زمانی ممکن است به بیش از یک نوع اتصال‌دهنده نیاز باشد؟

برخی از محصولات شامل بیش از یک اتصال داخلی هستند. یک خانواده از پکیج‌ها ممکن است از اتصال توپی با سیم‌های ظریف برای اتصالات سیگنال استفاده کنند در حالی که یک محصول برق مرتبط از سیم یا روبان آلومینیومی ضخیم استفاده می‌کند.

نباید فرض شود که یک دستگاه واحد هر دو جهت را پوشش می‌دهد، مگر اینکه معماری سر اتصال قابل تعویض تأیید شده و پشتیبانی لازم از تغذیه سیم، ابزار، نگهدارنده قطعه و نرم‌افزار را داشته باشد. حتی در این صورت، زمان تغییر، کالیبراسیون و حجم تولید ممکن است دستگاه‌های جداگانه را کاربردی‌تر کند.

بنابراین، به جای انتخاب یک دستگاه اتصال سیمی جهانی برای هر بسته، باید سبد محصولات ترکیبی بر اساس خانواده فرآیند بررسی شود.

سوالات متداول در مورد دستگاه اتصال دهنده توپی، گوه‌ای و سیمی

آیا دستگاه اتصال سیم ضخیم با دستگاه اتصال گوه‌ای متفاوت است؟

دستگاه اتصال سیم ضخیم معمولاً یک سیستم اتصال گوه-گوه مخصوص است. این دستگاه از یک سر اتصال، مبدل، مسیر سیم و برش‌دهنده استفاده می‌کند که برای سیم یا روبان بزرگتر طراحی شده است و معمولاً برای محصولات برق و جریان بالا استفاده می‌شود.

آیا اتصال توپی همیشه سریع‌تر از اتصال گوه‌ای است؟

اتصال توپی معمولاً برای تولید سیم‌های ظریف با سرعت بالا مورد توجه است، اما خروجی واقعی به بسته‌بندی، تعداد اتصالات، برنامه حلقه، اتوماسیون دستگاه و الزامات بازرسی بستگی دارد. حداکثر سرعت منتشر شده نباید جایگزین بررسی چرخه خاص محصول شود.

آیا دستگاه اتصال گوه ای می تواند از سیم طلا استفاده کند؟

بله، سیستم‌های گوه‌ای قابل اجرا می‌توانند از سیم طلا استفاده کنند، اما حالت اتصال، دما، ابزار گوه‌ای و پیکربندی دستگاه باید با سیم انتخاب شده و سطوح اتصال مطابقت داشته باشد.

آیا محصولات نیمه‌هادی قدرت همیشه باید از سیم ضخیم استفاده کنند؟

خیر. اتصال صحیح به جریان، طراحی بسته‌بندی، اندازه پد، رفتار حرارتی و الزامات قابلیت اطمینان بستگی دارد. برخی از دستگاه‌های مرتبط با برق ممکن است از سیم نازک، روبان، گیره یا فناوری اتصال دیگری استفاده کنند.

آیا یک دستگاه می‌تواند هم سیم نازک و هم سیم ضخیم را به هم بچسباند؟

برخی از سیستم‌های انعطاف‌پذیر یا در حال توسعه، هدهای اتصال قابل تعویض ارائه می‌دهند، اما این قابلیت باید روی دستگاه دقیق تأیید شود. نمی‌توان فرض کرد که یک هد سیم نازک، سیم ضخیم را پردازش می‌کند، زیرا هر دو از اتصال گوه‌ای استفاده می‌کنند.

توصیه نهایی

قبل از انتخاب مدل دستگاه، فرآیند اتصال را انتخاب کنید. اتصال‌دهنده‌های توپی معمولاً قوی‌ترین جهت برای بسته‌بندی نیمه‌هادی‌های سیم‌ریز با سرعت بالا هستند. اتصال‌دهنده‌های گوه‌ای سیم‌ریز در جایی اهمیت پیدا می‌کنند که حلقه‌های کم، پیوندهای جهت‌دار، پردازش در دمای پایین یا مواد تخصصی، طراحی را کنترل می‌کنند. اتصال‌دهنده‌های سیم سنگین و روبانی در کاربردهای برق، خودرو، باتری و جریان بالا که به اتصال داخلی بزرگتر و سیستم اتصال گوه‌ای قدرتمندتری نیاز دارند، کاربرد دارند.

پس از شناسایی جهت صحیح فرآیند، مقادیر موجود را مقایسه کنیدتجهیزات اتصال سیمبر اساس سر اتصال دقیق، محدوده سیم، ابزار، نگهدارنده کار، اتوماسیون و قابلیت تست آن. برای بحث در مورد یک بسته یا یک دستگاه مشخص، مشخصات سیم یا روبان، نقشه بسته، مواد پد، نیاز حلقه و هدف تولید را از طریقصفحه تماس با ما All-SMT.