Mașină de lipit cu bile vs. Mașină de lipit cu pană vs. Mașină de lipit cu sârmă grea: Ghid de selecție

Alegerea unei mașini de lipit cu sârmă începe cu interconectarea de care are nevoie produsul, nu cu o marcă de mașină preferată. Mașinile de lipit cu bile, mașinile de lipit cu pană fină și mașinile de lipit cu sârmă groasă utilizează unelte, sisteme de control al sârmei și condiții de proces diferite, chiar și atunci când toate trei sunt descrise în sens larg ca echipamente de lipit cu sârmă.

Distincția este, de asemenea, mai precisă decât sugerează cele trei etichete. Lipirea cu fire grele este, în general, o aplicație de lipire cu pană-pană concepută în jurul unor fire mai mari de aluminiu sau cupru, panglici și interconexiuni de curent mai mare. Nu ar trebui tratată ca un principiu de lipire complet separat de lipirea cu pană.

Pentru o explicație generală a echipamentului de lipire cu fir și a etapelor de bază ale procesului, consultațighid tehnologic pentru lipirea cu sârmăAcest articol se concentrează pe selectarea direcției corecte a echipamentului pentru un ambalaj definit și o cerință de producție.

Începeți cu cerința de interconectare

O categorie de mașini nu poate fi selectată în mod fiabil doar pe baza numelui pachetului. Două produse descrise ca dispozitive de alimentare, senzori sau module semiconductoare pot necesita materiale de sârmă, geometrii de legătură și sisteme de producție foarte diferite.

Aceste cerințe ar trebui definite înainte de compararea modelelor individuale. O mașină care acceptă materialul corect al sârmei poate fi totuși nepotrivită din cauza zonei de lipire, a suportului de piesă, a automatizării, a capacității de buclă sau a configurației software.

Mașinile de lipit cu bile prioritizează productivitatea și flexibilitatea sârmei fine

Lipirea cu bile formează în mod normal o bilă în aer liber la capătul unui fir fin folosind un sistem electronic de stingere a flăcării. Un capilar ceramic plasează bila în prima locație de lipire, formează bucla de sârmă și completează conexiunea cu o legătură prin cusătură în a doua locație.

Lipirea modernă cu bile este asociată în mod obișnuit cu sârmă fină de aur și cupru, ambalarea semiconductorilor de înaltă densitate și producția automatizată. În funcție de mașină și de procesul de ambalare, aplicațiile pot include:

• Circuite integrate logice, de memorie și analogice

• Dispozitive semiconductoare discrete

• Pachete LED și optoelectronice

• Pachete cu matrițe stivuite și multi-cip

• Proiecte de interconectare sistem-în-pachet și de înaltă densitate

• Ansamblu de leadframe de volum mare și asamblare pe bază de substrat

Motive pentru a evalua un Ball Bonder

• Producția ridicată este importantă.

• Pachetul folosește sârmă fină de aur sau cupru.

• Dispunerea legăturilor necesită ca firele să se întindă în mai multe direcții.

• Produsul are un număr mare de legături per dispozitiv.

• Este necesar un asamblaj cu pas fin și densitate mare.

• Manipularea automatizată a materialelor și controlul rețetelor de volum mare sunt priorități.

Capilarul oferă o flexibilitate direcțională substanțială, deoarece unealta rotundă poate forma bucle către diferite locații ale legăturii secunde fără a fi nevoie ca legătura în sine să urmeze o orientare în pană.

Condiții care necesită în continuare verificare

Prezența unui cap de lipire cu bilă nu dovedește compatibilitatea cu fiecare pachet de sârmă fină. Selecția mașinii trebuie să ia în considerare în continuare:

• Materialul și diametrul sârmei suportate

• Sistem EFO și stabilitate a mingii în aer liber

• Geometria capilară și spațiul liber al sculei

• Cerința de plasare a plăcuțelor și a legăturii

• Înălțimea buclei, deschiderea și geometria matriței suprapuse

• Temperatura suportului de lucru și suportul pentru pachete

• Capacitatea firelor de cupru și cerințele privind gazul protector, acolo unde este cazul

• Format de manipulare, leadframe sau substrat

Prin urmare, o mașină de lipit cu bile de mare viteză poate fi categoria corectă de mașină, dar poate necesita în continuare un cap de lipire, un suport de piesă, un capilar sau o opțiune software diferită pentru pachetul dorit.

Mașinile de lipit cu pană fină permit bucle mici și lipirea direcțională

Lipirea în formă de pană folosește o unealtă în formă de pană pentru a presa firul pe suprafața de lipire, în timp ce energia și forța ultrasonică creează interconectarea. Procesul creează în mod normal legături în formă de pană la ambele capete ale firului și nu necesită formarea de bile de aer liber.

Lipirea cu pană fină poate utiliza sârmă de aluminiu, aur sau cupru, în funcție de mașină, unealtă și proces. Se evaluează adesea unde geometria pachetului, limitele termice sau forma interconexiunii fac lipirea cu pană mai potrivită decât o metodă convențională de lipire cu bile.

Motive pentru a evalua o mașină de lipit cu pană fină

• Pachetul necesită bucle foarte joase sau scurte.

• Distanța verticală deasupra ambalajului este limitată.

• Aplicația folosește sârmă fină de aluminiu.

• Se preferă lipirea cu ultrasunete la temperatură scăzută.

• Geometria legăturii necesită legături alungite în formă de pană.

• Panglica este necesară pentru o interconectare RF sau de înaltă frecvență.

• Produsul este un circuit hibrid, un senzor, un dispozitiv MEMS, un modul RF sau un ansamblu microelectronic specializat.

Natura direcțională a unei scule cu pană este un factor important de proiectare. Scula, capul de legătură sau piesa de prelucrat trebuie orientate în funcție de traseul firului. Acest lucru poate oferi un control puternic asupra direcției de legătură și a geometriei cu profil redus, dar poate afecta și timpul de ciclu și arhitectura mașinii.

Pasul fin nu înseamnă automat lipire cu pană

Atât mașinile de lipit moderne cu bile, cât și cele cu pană pot suporta aplicații cu pas fin în condiții adecvate. Alegerea corectă depinde de geometria completă.

Lipirea cu bile poate rămâne preferabilă atunci când randamentul ridicat și distribuția multidirecțională în evantai sunt mai importante. Lipirea cu pană poate deveni mai atractivă atunci când înălțimea redusă a buclei, legăturile înguste și alungite, accesul adânc, materialul sârmei sau orientarea panglicii controlează designul.

Conectori cu fire grele deservesc interconexiuni de energie electrică și de curent înalt

Un sistem de lipire cu sârmă groasă este, în general, un sistem cu pană ultrasonic configurat pentru sârmă sau panglică mai mari. Capul de lipire, traductorul, ghidajele pentru sârmă, clemele, tăietorul și suportul de piesă sunt proiectate pentru sarcini mecanice substanțial diferite față de un sistem cu sârmă fină.

Indicațiile tipice pentru materiale includ sârmă rotundă din aluminiu sau cupru și panglică din aluminiu sau cupru. Intervalul real acceptat depinde de capul de lipire și de configurația mașinii.

Aplicații tipice pentru sârmă groasă

• Module semiconductoare de putere

• Asamblare dispozitive IGBT și SiC

• Invertoare de tracțiune auto

• Convertoare DC/DC și electronică de putere industrială

• Interconexiuni dintre modulul bateriei și celule

• Dispozitive discrete de curent înalt

• Circuite hibride de putere

• Interconexiuni de cupru sau aluminiu pe suprafețe mari

Motive pentru a evalua un aparat de lipire cu sârmă groasă

• Interconectarea trebuie să transporte un curent mai mare decât un fir fin convențional.

• Designul necesită sârmă groasă de aluminiu sau cupru.

• Panglica este necesară pentru a mări zona de interconectare sau pentru a susține un anumit design electric.

• Pachetul are o zonă mare de conectare sau format de modul de putere.

• Procesul necesită mai multe fire sau panglici paralele.

• Durabilitatea mecanică la solicitări termice și vibrații este importantă.

• Linia de producție necesită manipularea automatizată a modulelor, a cadrelor de conectare sau a bateriilor.

Echipamentele pentru sârmă groasă nu ar trebui selectate doar în funcție de curentul nominal al dispozitivului final. Mașina trebuie să corespundă, de asemenea, dimensiunii plăcuței, materialului suprafeței, deformării sârmei, puterii ultrasunetelor, suportului piesei de prindere, rigidității pachetului și metodei de testare a aderenței necesare.

Comparați cele trei direcții ale echipamentului

Acest tabel identifică direcția probabilă a echipamentului. Nu înlocuiește o analiză a aplicației, deoarece mașinile individuale din aceeași categorie pot avea zone de lipire, game de fire, funcții de automatizare și monitorizare a calității foarte diferite.

Materialul sârmei singur nu poate selecta mașina

Afirmații precum „folosim sârmă de cupru” sau „produsul necesită sârmă de aluminiu” nu sunt suficiente pentru selectarea mașinii.

Cuprul poate apărea în aplicațiile de lipire cu bile fine, lipire cu pană fină sau lipire cu fir gros. Aluminiul este puternic asociat cu lipirea cu pană, dar diametrul necesar și geometria pachetului determină dacă proiectul necesită un sistem cu fir fin sau o platformă de producție cu fir gros.

Pentru fiecare fir sau panglică propusă, confirmați:

• Material și aliaj

• Diametrul sau lățimea și grosimea panglicii

• Tipul bobinei și aranjamentul de alimentare

• Geometria necesară a sculei

• Materialul plăcuței de legătură și al terminalului

• Frecvența ultrasonică și gama de energie de proces

• Geometrie de buclă sau panglică

• Comportamentul așteptat la tragere, forfecare sau decojire

O listă de mașini care menționează metalul corect, dar nu identifică dimensiunile, capul de lipire și sculele acceptate este incompletă pentru scopuri de selecție.

Geometria pachetului poate suprascrie regula generală de aplicare

Etichetele tipice ale aplicațiilor sunt utile, dar nu absolute. Un produs legat de putere nu necesită automat un dispozitiv de lipire cu fire groase, iar un pachet de circuit integrat nu necesită automat lipire cu bile.

Evaluați designul fizic:

• Poate instrumentul de lipire să ajungă la fiecare pad fără a atinge structurile din apropiere?

• Cablul trebuie să se întindă în mai multe direcții?

• Este spațiul vertical disponibil suficient pentru bucla dorită?

• Legătura are nevoie de o formă de pană alungită?

• Este orientarea panglicii importantă pentru proiectarea electrică?

• Poate suportul piesei de lucru să susțină ambalajul în timpul lipirii cu ultrasunete?

• Zona de lipire se află în raza de mișcare a mașinii?

• Produsul necesită un fir per conexiune sau mai multe fire paralele?

Răspunsul poate schimba procesul selectat chiar și atunci când materialul și categoria de produs indică inițial o altă direcție.

Cerințe de producție Determinarea configurației mașinii

După ce a fost selectat procesul de lipire, comparați modul în care mașina va funcționa în producție.

Un laborator de dezvoltare poate prioritiza accesul manual, flexibilitatea procesului și capetele de lipire interschimbabile. O linie de circuite integrate pentru producție în masă poate prioritiza viteza de lipire cu bile și manipularea automatizată. O linie de module de putere sau de baterii poate necesita o zonă de lucru mare, un cap de lipire cu sârmă groasă, un dispozitiv de fixare puternic și automatizare specifică produsului.

O secvență practică de selecție a dispozitivului de legare a sârmei

1. Definiți conexiunea electrică.Stabilirea cerințelor de curent, frecvență, rezistență și fiabilitate.

2. Selectați direcția firului sau a panglicii.Identificați materialul, secțiunea transversală și numărul de interconexiuni.

3. Examinați suprafețele de legătură.Confirmați metalizarea plăcuței matriței, terminalului, cadrului cu fir sau substratului.

4. Mapați geometria pachetului.Înregistrați pasul plăcuței, accesul la unealtă, înălțimea buclei, direcția de lipire și zona de lucru.

5. Confirmați bugetul termic.Determinați dacă ambalajul poate suporta procesul de încălzire sau la temperatură scăzută necesar.

6. Alegeți procesul de lipire.Comparați legătura cu bile, legătura cu pană cu sârmă fină și legătura cu pană cu sârmă groasă cu interconectarea definită.

7. Alegeți configurația mașinii.Revizuiți capul de legătură, traseul sârmei, scula, suportul de piesă, sistemul de vizualizare, manipulatorul și software-ul.

8. Testați materiale reprezentative.Demonstrați secvența de legături dorită, bucla și rezultatul legăturii măsurabile.

9. Revizuirea compatibilității producției.Confirmați cerințele privind rezultatul, trecerea, automatizarea, datele și asistența.

10. Inspectați mașina exactă.Pentru echipamentele uzate, conectați configurația instalată și dovezile de testare la numărul de serie al mașinii.

Această secvență reduce riscul de a selecta o marcă sau un model de mașină familiar înainte de a fi definită cerința reală de lipire.

Când pot fi necesare mai multe tipuri de bonder

Unele produse conțin mai mult de o cerință de interconectare. O familie de pachete poate utiliza legături cu bile fine pentru conexiunile de semnal, în timp ce un produs de alimentare similar utilizează sârmă sau panglică groasă de aluminiu.

Nu ar trebui să se presupună că o singură mașină acoperă ambele direcții, cu excepția cazului în care are o arhitectură verificată a capului de legătură interschimbabil și suportul necesar pentru alimentarea sârmei, sculele, suportul de piesă și software-ul. Chiar și așa, timpul de schimbare, calibrarea și volumul de producție pot face ca mașinile separate să fie mai practice.

Prin urmare, portofoliile mixte de produse ar trebui revizuite în funcție de familia de procese, mai degrabă decât să se selecteze un singur dispozitiv universal de lipire cu sârmă pentru fiecare ambalaj.

Întrebări frecvente despre mașinile de lipit cu bile, pană și sârmă groasă

Este o mașină de lipit cu sârmă groasă diferită de o mașină de lipit cu pană?

Un sistem de lipire cu sârmă groasă este, în mod normal, un sistem specializat de lipire cu pană-pană. Acesta folosește un cap de lipire, un traductor, o cale de lipire a sârmei și un dispozitiv de tăiere concepute pentru sârmă sau panglică mai mari și este utilizat în mod obișnuit pentru produse de putere și de curent înalt.

Lipirea cu bile este întotdeauna mai rapidă decât lipirea cu pană?

Lipirea cu bile este în general preferată pentru producția de sârmă fină de mare viteză, dar producția reală depinde de ambalaj, numărul de lipituri, programul de buclă, automatizarea mașinii și cerințele de inspecție. Viteza maximă publicată nu ar trebui să înlocuiască o revizuire a ciclului specifică produsului.

Poate o mașină de lipit cu pană să folosească sârmă de aur?

Da, sistemele cu pană aplicabile pot utiliza sârmă de aur, dar modul de lipire, temperatura, unealta cu pană și configurația mașinii trebuie să corespundă cu sârma selectată și cu suprafețele de lipire.

Ar trebui ca produsele semiconductoare de putere să utilizeze întotdeauna fire groase?

Nu. Interconectarea corectă depinde de curent, designul capsularului, dimensiunea pad-ului, comportamentul termic și cerințele de fiabilitate. Unele dispozitive legate de alimentare pot utiliza fire fine, panglică, cleme sau o altă tehnologie de interconectare.

Poate o mașină să lipească atât sârmă fină, cât și sârmă groasă?

Unele sisteme flexibile sau de dezvoltare oferă capete de lipire interschimbabile, dar această capacitate trebuie verificată pe mașina exactă. Nu se poate presupune că un cap pentru sârmă fină procesează sârmă groasă pur și simplu pentru că ambele utilizează lipirea cu pană.

Recomandare finală

Selectați procesul de lipire înainte de a selecta modelul mașinii. Mașinile de lipit cu bile sunt, în general, cea mai puternică direcție pentru ambalarea semiconductorilor cu fire fine de mare viteză. Mașinile de lipit cu pană cu fire fine devin importante acolo unde buclele mici, legăturile direcționale, procesarea la temperatură scăzută sau materialele specializate controlează designul. Mașinile de lipit cu fire grele și panglică deservesc aplicații din domeniul energiei, industriei auto, bateriilor și curentului mare care necesită o interconectare mai mare și un sistem de lipire cu pană mai puternic.

După identificarea direcției corecte a procesului, comparați disponibilitateaechipament de legare prin sârmăprin capul său de legătură exact, gama de sârmă, sculele, suportul de piesă, automatizarea și capacitatea de testare. Pentru a discuta despre un pachet sau o mașină identificată, trimiteți specificațiile sârmei sau panglicii, desenul pachetului, materialele plăcuței, cerințele buclei și obiectivul de producție prin intermediulPagină de contact All-SMT.