Hvad er trådbindingen på printkortet?

Hvad er Wire Bonding?

Trådbinding er en kritisk teknik i halvlederfremstilling til at forbinde integrerede kredsløb (IC'er) til elektriske apparater og mellem PCB'er. Det skiller sig ud for sin omkostningseffektivitet og holdbarhed ved at lave sammenkoblinger. Ved at bruge svejsemetoder og forskellige teknikker involverer wire bonding præcis fastgørelse af metaltråde til spåner, hvilket kræver høj teknologisk ekspertise for at sikre nøjagtige og holdbare forbindelser. Udviklingen af ​​wire bonding har adresseret begrænsningerne ved ældre loddebindingsmetoder, hvilket forbedrer pålideligheden og ydeevnen af ​​halvledersystemer.

Trådbinding ændrer printkortets krav omkring pad-finish, renlighed, hulrumsfrigang og pakkehåndtering, så det bør specificeres sammen med PCB overfladefinish valg og, for enheder med fin pitch, avanceret pakkemontering kontroller.

Hvad er applikationerne?

mobiltelefoner

Ved fremstilling af mobiltelefoner giver wire bonding, især for batteripakker, fordele i forhold til traditionel punktsvejsning. Denne teknik, der udnytter ultralydsenergi, muliggør mere pålidelige og mindre skadelige forbindelser mellem battericeller, hvilket forbedrer batteriets levetid og ydeevne. Den adresserer punktsvejsningens begrænsninger, såsom potentielle kortslutninger og negative effekter på batteristyringssystemet (BMS) på grund af høje temperaturer og løse forbindelser, hvilket gør trådbinding til et foretrukket valg til samling af batteripakker i industrien.

Automotive

I elektriske køretøjer bruges wire bonding i batteristyringssystemer til at forbinde individuelle battericeller, hvilket sikrer effektiv strømfordeling og -styring.
For batteripakker til elektriske køretøjer involverer tilslutning af cylindriske celler til en samleskinne i batterier forskellige teknikker som trådbinding, lasersvejsning og punktsvejsning. Trådbinding ved hjælp af ultralydsenergi danner en stærk atombinding ved at fjerne oxidlaget på aluminium, hvilket øger forbindelsens pålidelighed. Denne metode er særlig fordelagtig til at optimere processen ved at udnytte den selvbegrænsende natur af aluminiumoxid, hvilket sikrer effektiv elektronoverførsel til holdbare forbindelser.

Hospitalsudstyr:

For pacemakere forbinder wire bonding enhedens kontrolkredsløb til dens strømkilde og sensorelektroder, hvilket er afgørende for pålidelig drift. I medicinsk udstyr er trådbinding afgørende for implanterbare enheder som pacemakere og defibrillatorer. Disse enheder er afhængige af trådbinding til at forbinde siliciumchippen i enheden til dens strømkilde og udgangsterminaler. Dette sikrer, at enheden kan overvåge hjerterytmer nøjagtigt og levere elektriske impulser, når det er nødvendigt, med pålidelighed og præcision, der er afgørende for patientsikkerheden og enhedens levetid.

Aerospace:

I satellitter bruges wire bonding til at forbinde solcellearrays til strømstyringssystemerne, hvilket er afgørende for strømforsyningen under rumforhold. I rumfart bruges wire bonding i satellitsystemer, især til at forbinde solpaneler til strømstyringssystemet. Dette sikrer effektiv energioverførsel fra solpanelerne til satellittens systemer, afgørende for satellittens langsigtede drift i det barske miljø i rummet, hvor pålidelighed og holdbarhed er i højsædet.

For relaterede produktionsbeslutninger dokumenterer Highleap også støtte til elektronikproduktion og kredsløbskomponenter, hvilket kan hjælpe med at forhindre uklare noter i tilbudspakken.

Fordel ved wire bonding

Præcision til små komponenter.
Højere forbindelsestæthed uden ekstra PCB-plads.
Reduceret termisk belastning på følsomme komponenter.
Forbedret pålidelighed til højtydende applikationer.
Ideel til at forbinde IC'er direkte til hinanden eller til printkortet på trange steder.

Hovedformålet med wire bonding i teknologi, især inden for højfrekvente PCB-applikationer (over GHz), er at sikre pålidelige og holdbare forbindelser mellem chips og stik. Det er afgørende for at bevare integriteten af ​​signaler og spændingsimpulser, der er afgørende i moderne elektronik. Wire bonding understøtter realtidskommunikation mellem komponenter, minimerer signalforvrængning og letter dataoverførsel med høj hastighed. Dette gør det uundværligt i sektorer som EV-fremstilling, hvor ydeevne og pålidelighed er altafgørende.

Metoder til trådbinding

• Termosonisk binding: Kombinerer varme, ultralydsenergi og kraft for at binde ledninger, typisk guld eller kobber, til underlaget. Det er den mest almindelige metode, der anvendes meget i halvlederemballage.
• Ultralydsbinding: Bruger ultralydsvibrationer uden at anvende ekstern varme (eller minimal varme) til at binde aluminiumtråde, ideel til følsomme komponenter.
• Termokompressionsbinding: Afhænger af varme og kraft for at opnå bindingen uden ultralydsenergi, velegnet til specifikke applikationer, hvor ultralydsvibrationer kan være skadelige.

Almindelige materialer, der anvendes til trådbinding

• Guld (Au): Foretrukken for sin fremragende ledningsevne, korrosionsbestandighed og duktilitet, hvilket gør den velegnet til termolydbinding.
• Aluminium (Al): Udbredt på grund af sin gode elektriske ledningsevne og lavere omkostninger, velegnet til ultralyds- og termokompressionsbinding.
• Kobber (Cu): Tilbyder overlegen elektrisk og termisk ledningsevne sammenlignet med aluminium og bruges i stigende grad på grund af dets mekaniske styrke, selvom det kræver omhyggelig håndtering på grund af oxidation.

Almindelige materialer, der anvendes til trådbinding

• Guld (Au): Foretrukken for sin fremragende ledningsevne, korrosionsbestandighed og duktilitet, hvilket gør den velegnet til termolydbinding.
• Aluminium (Al): Udbredt på grund af sin gode elektriske ledningsevne og lavere omkostninger, velegnet til ultralyds- og termokompressionsbinding.
• Kobber (Cu): Tilbyder overlegen elektrisk og termisk ledningsevne sammenlignet med aluminium og bruges i stigende grad på grund af dets mekaniske styrke, selvom det kræver omhyggelig håndtering på grund af oxidation.

Trådbindingsprocessen

• Kugledannelse: En lille kugle dannes for enden af ​​ledningen ved hjælp af en flamme eller elektronisk udledning.
• Justering: Tråden er justeret med limpuden på chippen eller substratet.
• Limning: Bolden presses på puden ved hjælp af varme, ultralydsenergi eller begge dele.
• Sløjfedannelse: Tråden løkkes til det næste bindingspunkt for at bevare fleksibiliteten og reducere stress.
• Anden bindingsdannelse: Tråden bindes til den næste pude, og den overskydende ledning skæres af.

Udfordring med wire bonding

Forståelse af anvendelsen og miljøfaktorer er afgørende for wire bond pålidelighed. Faktorer som forhøjet temperatur, fugtighed og temperaturcyklus kan føre til fejl på grund af problemer som dannelse af intermetalliske forbindelser, korrosion (herunder galvanisk korrosion i Au-Al-systemer) og termomekanisk belastning fra CTE-uoverensstemmelser. Disse udfordringer kræver en omfattende forståelse af metalsystemer og miljøpåvirkninger for at forbedre holdbarheden og ydeevnen for trådbinding.