Hvordan fungerer en trådbindingsmaskin?

I den moderne elektronikkindustrien, fra smarttelefoner og bilelektronikk til nye energibatterier, er nesten alle elektroniske produkter med høy -presisjon avhengig av en nøkkelteknologi for interne tilkoblinger-trådbinding. Kjerneutstyret for denne prosessen er trådbindingsmaskinen. Selv om det kan virke som bare en "fin ledningsforbindelse", integrerer den faktisk materialvitenskap, presisjonskontroll og automatiseringsteknologi, noe som gjør den til et uunnværlig ledd i forsyningskjeden for elektronikkproduksjon.

Så hvordan fungerer en wire bonding maskin? Hva er de underliggende prinsippene? Og hvilken prosess muliggjør tilkoblinger med høy-presisjon?

Wire bonding er en teknologi som bruker ekstremt fine metalltråder for å oppnå elektriske tilkoblinger, primært brukt til å koble brikker (dyser) til emballasjesubstrater eller eksterne pinner. Enkelt sagt er dens funksjon å "få ut" de interne kretsene til brikken, slik at den kan overføre signaler og koble til eksterne systemer.

Vanlige trådbindingsmaterialer inkluderer gull, aluminium og kobber, med tråddiametere som vanligvis varierer fra 15 til 75 mikrometer-finere enn et menneskehår. Denne minuttstørrelsen stiller ekstremt høye krav til utstyrets presisjon og stabilitet.

Mange tror feilaktig at trådbinding er en "smeltet forbindelse" som ligner på tradisjonell lodding, men dette er ikke tilfelle. Trådbindingsmaskiner bruker i hovedsak en solid-bindingsteknologi, som bruker de kombinerte effektene av trykk, varme og ultralydenergi for å oppnå atombinding mellom to metaller på mikroskopisk nivå, og danner dermed en sterk metallurgisk binding.

I denne prosessen: trykk forårsaker plastisk deformasjon av metalloverflaten; ultrasonisk vibrasjon bryter ned oksidlaget på metalloverflaten; varme fremmer atomdiffusjon. Til syvende og sist oppnår de to metallene en sterk binding uten å smelte.

En helautomatisk trådbindingsmaskin opererer vanligvis med høy hastighet og kontinuerlig. Dens kjernearbeidsflyt kan deles inn i følgende trinn:

1. Lasting og presis posisjonering

Først plasseres arbeidsstykket som skal limes (som en brikke eller batteritapp) på arbeidsplattformen. Utstyret festes av en høy-bevegelsesplattform, og et CCD-synssystem brukes til å identifisere og korrigere posisjonen til bindingspunktet, og sikre at feilen i bindingsposisjonen kontrolleres innenfor mikrometerområdet. Dette trinnet bestemmer direkte nøyaktigheten av bindingen og er et viktig grunnlag for å sikre produktutbytte.

2. Trådmatingskontroll

Trådbindingsmaskinen frigjør den tynne metalltråden fra spolen og, gjennom en lederanordning og spenningskontrollsystem, mater tråden stabilt til bindingsområdet. Konstant spenning må opprettholdes under trådmatingsprosessen; ellers kan det lett oppstå problemer som wirebrudd, knoting eller feiljustering.

3. Første obligasjonsformasjon (Ball Bond)

I kulebindingsprosessen smelter trådbindingsmaskinen først enden av metalltråden for å danne en liten sfærisk struktur (Free Air Ball) gjennom elektrisk gnist eller oppvarming. Loddespissen presser deretter metallkulen på chipputen, samtidig som den påfører trykk, varme og ultralydenergi for å danne den første sterke loddeforbindelsen.

Denne loddeforbindelsen, vanligvis plassert på brikken, er utgangspunktet for hele forbindelsen, og kvaliteten påvirker direkte stabiliteten til hele kretsen.

4. Løkkeformasjon

Etter å ha fullført den første loddeskjøten, beveger loddespissen seg til den andre loddeposisjonen, samtidig som den trekker ut en bueformet leder. Denne prosessen kalles "løkkedannelse" eller "buedannelse".

Formen og høyden på buen er ikke vilkårlig utformet, men nøyaktig kontrollert for å:

• Lindre stress forårsaket av termisk ekspansjon og sammentrekning
• Forbedre støtmotstanden
• Forhindre lederbrudd eller kortslutning

Derfor spiller buedesignet til loddetråden en avgjørende rolle for påliteligheten.

5. Andre loddeforbindelsesformasjon (sømbinding / kilebinding)

Loddespissen beveger seg til det andre tilkoblingspunktet (som en pinne eller tapp) og fullfører tilkoblingen ved å påføre trykk og ultralydenergi igjen. Denne loddeforbindelsen er vanligvis kileformet- eller flat og kalles en stingbinding eller kilebinding.

På dette tidspunktet er en komplett elektrisk tilkoblingsvei etablert.

6. Trådskjæring og syklisk drift

Etter sveising kutter utstyret automatisk metalltråden og danner en ny trådende, og forbereder den for neste sveiseoperasjon. Hele prosessen fullføres vanligvis på svært kort tid, noe som muliggjør kontinuerlig produksjon med høy-hastighet for å møte behovene til stor-produksjon.

Avhengig av prosessen er trådbindingsmaskiner hovedsakelig delt inn i to typer:

1. Ball Bonding

• Bruker først og fremst gulltråd
• Høy presisjon og god stabilitet
• Mye brukt i halvlederemballasje

Dens karakteristikk er at en metallkule først dannes og deretter sveises.

2. Kilebinding

• Bruker stort sett aluminium eller kobbertråd
• Lavere kostnad

Egnet for strømenheter og batteriindustrien

Dens karakteristikk er at ledningene presses direkte sammen, uten at det er nødvendig å danne en-kuleformet struktur.

ACEY-3753Aautomatisk wire bonderet høy-sveisesystem utviklet for montering av strømbatterier, energilagringsbatterier og ulike litiumionbatterimoduler. Den brukes først og fremst til å skape pålitelige forbindelser mellom aluminiumsskinner og batteriflaker.

Wire bonding-teknologi er mye brukt i mange{0}}high-end produksjonsfelt, inkludert:

Halvlederindustri:Brukt til IC-brikke, LED-emballasje og sensorproduksjon, er det en av kjerneprosessene til chip-emballasje.

Nye energibatterier:Brukes for elektrodeforbindelser og intern ledende strukturkonstruksjon i strømbatterimoduler, sylindriske batterier og posebatterier.

Bilelektronikk:Brukes på IGBT-moduler, kontrollsystemer og forskjellige kraftelektroniske enheter.

Forbrukerelektronikk:Slik som mobiltelefonbrikker, kameramoduler og smarte bærbare enheter.

Det kan sies at wire bonding-teknologi har blitt en av de grunnleggende tilkoblingsmetodene i den moderne elektronikkindustrien.

Ettersom elektroniske produkter utvikler seg mot miniatyrisering og høy ytelse, forbedres også presisjonen, hastigheten og stabiliteten til wire bonding-maskiner hele tiden. I fremtiden vil den fortsette å spille en viktig rolle innen halvledere, ny energi og høy{1}}produksjon.

Acey New Energyer en leverandør av avansert-utstyr og komplette produksjonslinjeløsninger for det nye energibatterifeltet. Vi er forpliktet til å gi globale batteriprodusenter, forskningsinstitusjoner og innovative energiorganisasjoner full-syklustjenester fra eksperimentell utvikling til stor-produksjon.

Ta kontakt nå