راهنمای مهندس برای ماشین های اتصال سیم و پیوند سیم کامل

در نقش من در فناوری الکترونیکی Dongxin ، من اغلب با مهندسان ارشد فرآیند مانند مارکوس در آلمان یا تیم های تحقیق و توسعه در کره جنوبی صحبت می کنم. بحث هایی که داریم به ندرت سطحی هستند. آنها وارد دنیای میکروسکوپی می شوند نیمه هادی بسته بندی ، جایی که یک اتصال واحد و ناقص ، کوچکتر از موهای انسانی ، می تواند یک دستگاه میلیون دلاری را بی فایده کند. قابلیت اطمینان مدرن الکترونیک بر روی کمال پیوند سمیبشر این فقط مربوط به اتصال دو نقطه نیست. این در مورد ایجاد یک حالت محکم و محکم است جوش این سالها تحت شرایط خواستار تحمل خواهد شد. این مقاله برای مهندس دقیق است که می فهمد عملکرد محصول نهایی آنها به کیفیت هر یک بستگی دارد اتصالبشر ما برای کشف تفاوت های ظریف فراتر از اصول اولیه خواهیم بود دستگاه های اتصال سیم، گزینه های مهم در ماده سمی، و فیزیکی که حاکم بر یک عالی است پیوند سمی.

فرآیند پیوند سیم اساساً چیست؟

در هسته آن ، پیوند سیم فرآیند است از ایجاد اتصالات الکتریکی با استفاده از سیم های خوب برای پیوند A دستگاه نیمه هادی، مانند یک مدار یکپارچه (کیهان) ، به بسته بندی آن یا بستر، مانند برد مدار چاپی (PCB). این روش پرکاربرد برای ساخت الکتریکی است اتصالدر میکرو الکتریکی صنعت به دلیل انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن. هدف صرفاً برقراری تماس فیزیکی نیست بلکه ایجاد یک حالت واقعی و جامد است جوش در هر انتهای سیم.

این پیوند متالورژیکی یک مسیر یکپارچه برای سیگنال های الکتریکی و گرما را تضمین می کند ، که برای عملکرد و ماندگاری دستگاه بسیار حیاتی است. برخلاف جوش سنتی ، فرآیند اتصال سیم اغلب در مقیاس میکروسکوپی اتفاق می افتد ، سیم این می تواند بارها از موهای انسان نازک تر باشد. کیفیت این پیوند سمی پایه ای است که قابلیت اطمینان بی شماری است اجزای الکترونیکی ساخته شده است هر سیم برای تضمین اتصال بی عیب و نقص ، باید کاملاً قرار داده و پیوند داده شود.

تکنیک های اصلی پیوند سیم چیست؟

در حالی که هدف همیشه محکم است جوش، چندین وجود دارد تکنیک های اتصال سیم برای دستیابی به آن استفاده می شود. انتخاب روش به مواد ، کاربرد و ملاحظات هزینه بستگی دارد. سه روش اصلی عبارتند از:

1. اتصال دماسنج: این اصل روش اتصال متکی به ترکیب ساده اما مؤثر از گرما و فشاربشر یک ابزار گرم شده فشار می دهد سیم اتصال دهنده در برابر گرم بستر یا لنگهبشر ترکیبی از نیرو و انرژی حرارتی باعث اتمهای آن می شود سیم و پد برای پخش در یکدیگر ، ایجاد یک قوی وثیقهبشر تمیز و قابل اعتماد است اما می تواند کند باشد و گرمای زیاد برای برخی از اجزای حساس نامناسب است.

2. پیوند ماوراءری: این تکنیک یک فرآیند سرد است که مزیت اصلی آن است. از ابزاری استفاده می کند که در فرکانس بالا (به طور معمول 20-60 کیلوهرتز) ارتعاش می کند تا از آن استفاده کند سیم در برابر لنگهبشر این از انرژی اولتراسونیک استفاده می شود برای تجزیه اکسیدهای سطح و ایجاد یک حالت جامد جوش از طریق اصطکاک و تغییر شکل پلاستیک. برای دستگاه های حساس به گرما ایده آل است و استاندارد برای آن است سیم پیوند

3. اتصال ترموسونی: کارگاه کار مدرن صنعت ، این روش بهترین های هر دو جهان را ترکیب می کند. استفاده می کند گرما و انرژی اولتراسونیک همزمان در بستر گرم می شود (به طور معمول تا حدود 150 درجه سانتیگراد) ، که مواد را نرم می کند و روند پیوند را آسان تر می کند. سپس ، نبض انرژی ماوراءناونی برای نهایی کردن پیوند متالورژیکیبشر این روش سریع ، قابل اعتماد است و بسیار قوی ایجاد می کند پیوند سمی، ساختن آن به تکنیک غالب برای اتصال سیم طلایی در تولید با حجم بالا.

انتخاب مواد برای سیم پیوند چقدر مهم است؟

در انتخاب مواد برای سیم اتصال دهنده یکی از مهمترین تصمیمات در کل است فرآیند تولیدیبشر در ماده سمی به طور مستقیم تأثیر می گذارد وثیقه's خاصیت الکتریکی, خصوصیات مکانیکی، قابلیت اطمینان و هزینه. مواد اولیه مورد استفاده عبارتند از:

• طلا (AU): برای ده ها سال ، طلا استاندارد صنعت بود اتصال سیمیبشر در برابر خوردگی ، بسیار انعطاف پذیر بسیار مقاوم است و بسیار عالی است هدایت الکتریکیبشر نرمی آن شکل گیری a را آسان می کند توپبشر با این حال ، بالا هزینه طلا صنعت را به دنبال گزینه های دیگر سوق داده است. نگرانی دیگر شکل گیری شکننده است بین فلزی طلا-آلومینیوم (اغلب "طاعون بنفش" نامیده می شود) هنگام پیوند به لنت های آلومینیومی ، که می تواند به طولانی مدت منجر شود مسائل مربوط به قابلیت اطمینان اگر به درستی مدیریت نشود.
• مس (مس): سیم به یک جایگزین محبوب برای طلا تبدیل شده است. این فوق العاده را ارائه می دهد هدایت الکتریکی و حرارتی و خیلی بیشتر است مقرون به صرفهبشر با این حال ، مس سخت تر از طلا است ، که می تواند باعث آسیب به دهانه حساس شود سیلیکون لنگه اگر پارامترهای اتصال دهنده کاملاً کنترل نشده اند. همچنین مستعد اکسیداسیون است و در طی فرآیند پیوند به جو بی اثر نیاز دارد.
• آلومینیوم (AL): سیم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد پیوند گوهING ، به ویژه در دستگاه های برق و برنامه های کاربردی خودرو. بسیار مقرون به صرفه است و پایدار را تشکیل می دهد وثیقه با لنت های آلومینیومی ، از مواردی که با آنها دیده می شود جلوگیری کنید طلا و آلومینیومبشر اشکال اصلی آن پایین است قابلیت هدایت و قدرت در مقایسه با طلا یا مس.
• نقره (AG): سیم نقره ای گزینه ای در حال ظهور است ، ارائه می دهد قابلیت هدایت حتی بهتر از طلا در قیمت پایین تر. تحقیقات برای توصیف کامل قابلیت اطمینان طولانی مدت آنها ادامه دارد.

در دونگکسین ، ما طیف وسیعی از مواد با خلوص بالا را تهیه می کنیم ، از جمله سیم آلومینیومی خالص، زیرا ما درک این حق را داریم سیم اولین قدم برای دستیابی به یک عالی است پیوند سمی.

قطر سیم در یک پیوند سیم قابل اعتماد چه نقشی دارد؟

در قطر سیم یک پارامتر اساسی است که خصوصیات الکتریکی و مکانیکی آن را دیکته می کند اتصالبشر انتخاب قطر تجارت بین الزامات عملکرد و محدودیت های جسمی است.

A سیم (به طور معمول با a قطر بین 15 تا 75 میکرون) برای اتصالات سیگنال در میکرو الکتریکی، جایی که فضا در حق بیمه است. اینها سیم های خوب برای زمین خوب برنامه ها ، امکان هزاران اتصال در یک واحد دستگاه نیمه هادیبشر چالش با سیم تضمین کافی است استحکام پیوند و می تواند جریان مورد نیاز را بدون گرمای بیش از حد حمل کند.

برعکس ، ضخیم سیم پیوند (استفاده از سیمهای قطر از 100 تا 500 میکرون) در الکترونیک برق و ماژول های خودرو استفاده می شود. این بزرگتر قطر سیم می تواند جریان های بالا را اداره کند و بسیار قوی تر و قوی تر فراهم می کند خصوصیات مکانیکیبشر در دستگاه های اتصال سیم برای ضخیم سیم باید بتواند به طور قابل توجهی نیروی بیشتری اعمال کند و انرژی ماوراءناونی برای تشکیل مناسب جوشبشر انتخاب مناسب قطر سیم یک گام مهم در طراحی یک قابل اعتماد است پیوند سمی استراتژی

چگونه ماشین های اتصال سیم مدرن به چنین دقت بالایی دست می یابند؟

مدرن دستگاه های اتصال سیم شگفتی مهندسی مکاترونیک هستند. آنها ابزاری ساده نیستند بلکه سیستم های رباتیک بسیار پیشرفته ای هستند که برای دقت و دقت زیر میکرون طراحی شده اند. دقت آنها ناشی از ادغام چندین فناوری کلیدی است:

• روباتیک پیشرفته: سیستم های حرکتی X-Y-Z با سرعت بالا می توانند ابزار اتصال را بر روی صحیح قرار دهند لنگه با سرعت و تکرار باورنکردنی.
• دید ماشین: یک دوربین با وضوح بالا و نرم افزار تشخیص الگوی مکان دقیق آن را مشخص می کند لنگهدر سیلیکون مردن بستربشر این سیستم به طور خودکار هرگونه سوء استفاده جزئی از دستگاه را جبران می کند ، و اطمینان می دهد سیم هر بار دقیقاً وصل می شود.
• نیروی دقیق و کنترل انرژی: در دستگاه جوشکاریهسته اصلی توانایی آن در اعمال مقادیر دقیق کنترل شده نیرو است ، انرژی ماوراءناونی، و گرما اینها پارامترهای اتصال دهنده قابل برنامه ریزی هستند و می توانند در زمان واقعی تنظیم شوند تا از عالی اطمینان حاصل شود وثیقه برای هر یک سیم.
• نظارت بر فرآیند در زمان واقعی: سنسورهای پیشرفته نظارت بر فرآیند اتصال سیم، تشخیص ناهنجاری هایی که می تواند ضعیف باشد وثیقهبشر این امکان تصحیح فوری را فراهم می کند و خروجی با کیفیت بالا را تضمین می کند.

ماشین آلات مانند ما دستگاه اتصال IGBT به طور خاص برای رسیدگی به خواسته های سخت قدرت طراحی شده اند نیمه هادی تولید ، ادغام این فناوری ها برای تولید قابل اطمینان ترین پیوند سمیس

تفاوت بین باند اول و پیوند دوم چیست؟

در فرآیند اتصال سیم شامل ایجاد ارتباط با دو نکته مشخص است: اولین باند و پیوند دوم.

در اولین باند مستقیماً بر روی لنگه از نیمه هادی مرگ (کیهان). این مهمتر و چالش برانگیزترین این دو به عنوان اساسی است سیلیکون شکننده است و به راحتی قابل آسیب است. برای طلا سیم پیوند ، اولین باند به طور معمول یک است توپبشر جرقه برقی ذوب می شود انتهای سیم برای تشکیل یک کره کوچک ، که سپس به پد وصل می شود.

در پیوند دوم در قاب اصلی ساخته شده است یا بستر که قالب را به بقیه بسته ها متصل می کند یا PCBبشر این هدف به طور کلی نسبت به قالب حساسیت کمتری دارد. در پیوند توپ ، پیوند دوم یک "بخیه" گوه شکل است وثیقهبشر بعد از این وثیقه شکل گرفته است ، سیم برای شروع چرخه برای مرحله بعدی گیره و پاره شده است سیمبشر در آلومینیوم سیم پیوند ، هر دو اولین باند وت پیوند دوم هستند پیوند گوهS ، با استفاده از یک ابزار گوه شکل بدون ایجاد توپ ایجاد شده است. یکپارچگی هر دو اولین باند وت پیوند دوم برای موفقیت آمیز ضروری است اتصال.

چرا دستیابی به یک جوش متالورژی قوی بسیار مهم است؟

دستیابی به یک واقعی پیوند متالورژیکی هدف نهایی پیوند سمی روند این اساساً با یک جوش سرد و یا اصطکاک ساده متفاوت است. بوها پیوند متالورژیکی یک اتصال متقابل است که اتم های آن سیم و لنگه الکترون ها را به اشتراک بگذارید ، یک ساختار فلزی واحد و مداوم ایجاد کنید. این نوع جوش به دو دلیل اصلی بسیار مهم است:

1. عملکرد الکتریکی: عالی پیوند متالورژیکی کمترین مقاومت الکتریکی ممکن را ارائه می دهد. بیچاره جوش می تواند یک رابط با مقاومت بالا ایجاد کند که باعث ایجاد گرما شود ، یکپارچگی سیگنال را تخریب کند و در نهایت می تواند منجر به خرابی دستگاه شود.
2. قابلیت اطمینان طولانی مدت: قوی جوش برای زنده ماندن از فشارهای ضروری است گرمی دوچرخه سواری همانطور که دستگاه گرم می شود و خنک می شود ، مواد با نرخ های مختلف گسترش می یابند (انبساط حرارتی). ضعیف وثیقه در این استرس خستگی و شکست می خورد ، به خصوص در محیط های خشن مانند برنامه های خودرو یا هوافضا. در استحکام پیوند مشتق شده از یک کالا پیوند متالورژیکی تضمین می کند سیم اتصال برای کل طول عمر دستگاه دست نخورده باقی مانده است.

پارامترهای اصلی برای کنترل دستگاه جوشکاری برای اتصال سیم چیست؟

برای مهندس مانند مارکوس ، کنترل دستگاه جوشکاری در مورد تسلط بر کلید است پارامترهای اتصال دهندهبشر دریافت این حق برای یک فرآیند تکرار شونده و با بازده بسیار ضروری است. در حالی که مقادیر دقیق به اتصال سیم خاص برنامه ، پارامترهای اصلی عبارتند از:

• نیرو (یا فشار): این مقدار نیروی فیزیکی است که ابزار پیوند برای آن اعمال می شود سیم وت لنگهبشر نیروی خیلی کم منجر به ضعف می شود وثیقه؛ بیش از حد می تواند به نیمه هادی بمیر
• قدرت اولتراسونیک: این دامنه ارتعاشات با فرکانس بالا است. این انرژی شستشو مورد نیاز را فراهم می کند پیوند ایجاد کنیدبشر قدرت باید با دقت برای قطر سیم و ماده
• زمان: این مدت زمان استفاده از قدرت اولتراسونیک است که به طور معمول در میلی ثانیه اندازه گیری می شود.
• دما: در پیوند ترموسونی ، این دمای مرحله گرم شده است بستر.

بهینه سازی این "دستور" چند بعدی برای پیوند خوببشر برای یافتن تعادل مناسب برای هر ترکیب مشخصی ، نیاز به تخصص و آزمایش تجربی دارد سیم، بمیر ، و بستر.

چگونه خرابی های پیوند سیم مشترک را عیب یابی می کنید؟

حتی در یک فرآیند بسیار کنترل شده ، ممکن است خرابی رخ دهد. درک علل اصلی آنها برای حفظ خط تولید با بازده بالا مهم است. در اینجا چند موضوع مشترک وجود دارد:

• بالابر باند: این زمانی است که اولین باند (توپ یا گوه) به لنگهبشر شایع ترین علت آلودگی روی سطح پد (به عنوان مثال ، اکسیدها ، مواد شیمیایی باقیمانده) است. همچنین می تواند ناشی از نادرست باشد پارامترهای اتصال دهنده، مانند نیروی کافی یا انرژی ماوراءناونی.
• ترک پاشنه: در سیم شکستن در "پاشنه" یا باریکترین نقطه پیوند دومبشر این اغلب در اثر تغییر شکل بیش از حد در سیم از نیروی پیوند بیش از حد یا یک ابزار پیوند فرسوده. یک ابزار با کیفیت بالا ، مانند ابزار اتصال گوه سفارشی، می تواند این مسئله را به حداقل برساند.
• سیم یا جاروبرقی: در سیم حلقه اشتباه است ، به طور بالقوه در برابر مجاور کوتاه است سیمبشر این می تواند ناشی از تنش نادرست سیم در آن باشد دستگاه های اتصال سیم یا توسط نیروهای الکترواستاتیک در طول کپسوله های پلاستیکی بعدی.
• دهانه: نیروی پیوند بیش از حد زیاد است و شکننده را ترک می کند سیلیکون لایه زیر لنگهبشر این یک شکست فاجعه بار است و نیاز به تنظیم فوری نیروی پیوند دارد.

روندهای آینده در فناوری پیوند سیم چیست؟

در اتصال سیمی صنعت دائما در حال تحول برای پاسخگویی به خواسته های نسل بعدی است الکترونیکبشر چندین روند کلیدی آینده خود را شکل می دهد:

• زمین فوق العاده فین: هرچه تراشه ها پیچیده تر می شوند ، تعداد لنت های I/O افزایش می یابد و آنها را به هم نزدیک تر می کند. اتصال سیمی سازگار با زمین خوب قابلیت های زیر 35 میکرون ، نیاز به ماشین های دقیق تر و ظریف تر دارد سیمهای قطر.
• مواد سیم جدید: توسعه پوشش پالادیوم سیم، نقره اندود سیم، و سایر آلیاژها با هدف ترکیب مزایای فلزات مختلف - مانند قابلیت هدایت مس با مقاومت در برابر خوردگی فلزات گرانبها.
• الکترونیک برق: افزایش وسایل نقلیه برقی و انرژی تجدید پذیر باعث افزایش تقاضا برای ضخیم می شود سیم پیوند با استفاده از بزرگ قطر سیم و حتی روبان های مس برای رسیدگی به صدها آمپر جریان.
• افزایش اتوماسیون و هوش مصنوعی: آینده دستگاه های اتصال سیم با استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه سازی خود ، هوش بیشتری را در بر می گیرد پارامترهای اتصال دهنده در زمان واقعی و پیش بینی نیازهای نگهداری ، افزایش بیشتر عملکرد و کاهش خرابی.

غذای اصلی

تسلط پیوند سمی یک سفر مداوم از دقت و کنترل فرآیند است. در اینجا مهمترین مواردی که باید به خاطر بسپارید وجود دارد:

• هدف یک جوش متالورژی است: یک موفق پیوند سمی یک اتمی واقعی است جوش، اطمینان از برق برتر ، گرمی، و عملکرد مکانیکی.
• تکنیک مهم است: پیوند ترموسونی استاندارد صنعت ، ترکیب گرما و انرژی ماوراءناونی برای یک سریع و قوی وثیقه.
• انتخاب مواد بسیار مهم است: انتخاب سیم اتصال دهنده (طلا ، مس ، آلومینیوم) یک تجارت پیچیده بین هزینه است ، قابلیت هدایت، و قابلیت اطمینان
• ماشین آلات فعال کننده هستند: مدرن دستگاه های اتصال سیم سیستم های رباتیک بسیار دقیقی هستند که هر جنبه ای از فرآیند را کنترل می کنند ، از موقعیت یابی تا استفاده از انرژی پیوند دقیق.
• پارامترها باید کامل باشند: موفقیت هر سیم بستگی به دستور العمل کامل نیرو ، انرژی ، زمان و دما دارد که متناسب با کاربرد خاص است.