Что такое соединение проводов на печатной плате?

Что такое соединение проводов?

Соединение проводов является важным методом в производстве полупроводников для соединения интегральных схем (ИС) с электроприборами и между печатными платами. Он отличается экономичностью и долговечностью при выполнении межсоединений. Используя методы сварки и различные технологии, соединение проводов включает в себя точное прикрепление металлических проволок к чипам, что требует высоких технологических знаний для обеспечения точных и прочных соединений. Эволюция проволочного соединения позволила устранить ограничения старых методов пайки, повысив надежность и производительность полупроводниковых систем.

Использование проволочного монтажа изменяет требования к печатным платам в отношении качества покрытия контактных площадок, чистоты, зазоров в гнездах и удобства монтажа в корпусе, поэтому его следует указывать в спецификации вместе с другими методами. Обработка поверхности печатной платы выбор и, для устройств с малым шагом выводов, усовершенствованная сборка упаковки управления.

Каковы приложения?

Мобильные телефоны

При производстве мобильных телефонов сварка проволокой, особенно аккумуляторных блоков, имеет преимущества перед традиционной точечной сваркой. Этот метод, использующий ультразвуковую энергию, обеспечивает более надежные и менее повреждающие соединения между элементами батареи, увеличивая срок службы и производительность батареи. Он устраняет ограничения точечной сварки, такие как потенциальные короткие замыкания и неблагоприятное воздействие на систему управления батареями (BMS) из-за высоких температур и слабых соединений, что делает соединение проводов предпочтительным выбором для сборки аккумуляторных блоков в промышленности.

Автомобильная

В электромобилях соединение проводов используется в системах управления батареями для соединения отдельных ячеек батареи, обеспечивая эффективное распределение и управление энергией.
Для аккумуляторной батареи электромобиля соединение цилиндрических элементов с шиной в батареях включает в себя различные методы, такие как соединение проводов, лазерная сварка и точечная сварка. Соединение проводов с использованием ультразвуковой энергии образует прочную атомную связь за счет удаления оксидного слоя с алюминия, что повышает надежность соединения. Этот метод особенно полезен для оптимизации процесса за счет использования самоограничивающейся природы оксида алюминия, обеспечивая эффективный перенос электронов для прочных соединений.

Медицинское оборудование:

В случае кардиостимуляторов проводное соединение соединяет схему управления устройства с источником питания и чувствительными электродами, что имеет решающее значение для надежной работы. В медицинских устройствах соединение проводов имеет решающее значение для имплантируемых устройств, таких как кардиостимуляторы и дефибрилляторы. В этих устройствах используется проводное соединение для подключения кремниевого чипа внутри устройства к источнику питания и выходным клеммам. Это гарантирует, что устройство может точно отслеживать сердечный ритм и при необходимости подавать электрические импульсы с надежностью и точностью, критически важными для безопасности пациента и долговечности устройства.

Aerospace:

В спутниках проводное соединение используется для подключения массивов солнечных батарей к системам управления питанием, необходимым для электроснабжения в космических условиях. В аэрокосмической отрасли соединение проводов используется в спутниковых системах, особенно для подключения солнечных панелей к системе управления питанием. Это обеспечивает эффективную передачу энергии от солнечных панелей к системам спутника, что имеет решающее значение для долгосрочной работы спутника в суровых условиях космоса, где надежность и долговечность имеют первостепенное значение.

Для принятия решений, связанных с производством, компания Highleap также ведет документацию. поддержка производства электроники и компоненты печатной платычто может помочь предотвратить неясные замечания в пакете коммерческих предложений.

Преимущество проволочного соединения

Точность для небольших компонентов.
Более высокая плотность соединений без дополнительного места на печатной плате.
Снижение термической нагрузки на чувствительные компоненты.
Повышенная надежность для высокопроизводительных приложений.
Идеально подходит для подключения микросхем напрямую друг к другу или к печатной плате в ограниченном пространстве.

Основная цель соединения проводов в технологии, особенно в области применения высокочастотных печатных плат (выше ГГц), состоит в обеспечении надежных и долговечных соединений между микросхемами и разъемами. Это крайне важно для поддержания целостности сигналов и импульсов напряжения, необходимых в современной электронике. Соединение проводов поддерживает связь между компонентами в реальном времени, сводя к минимуму искажения сигнала и обеспечивая высокоскоростную передачу данных. Это делает его незаменимым в таких отраслях, как производство электромобилей, где производительность и надежность имеют первостепенное значение.

Методы склеивания проводов

• Термозвуковая сварка: сочетает в себе тепло, ультразвуковую энергию и силу для соединения проводов, обычно золотых или медных, с подложкой. Это наиболее распространенный метод, широко используемый в упаковке полупроводников.
• Ультразвуковая сварка: для соединения алюминиевых проводов используются ультразвуковые вибрации без применения внешнего тепла (или минимального тепла), что идеально подходит для чувствительных компонентов.
• Термокомпрессионное соединение: для достижения соединения используется тепло и сила, без использования ультразвуковой энергии, подходит для конкретных применений, где ультразвуковые вибрации могут быть вредными.

Распространенные материалы, используемые при соединении проводов

• Золото (Au): Предпочтительно из-за его превосходной проводимости, коррозионной стойкости и пластичности, что делает его пригодным для термозвуковой сварки.
• Алюминий (Al): широко используется благодаря хорошей электропроводности и низкой стоимости, подходит для ультразвуковой и термокомпрессионной сварки.
• Медь (Cu): обеспечивает превосходную электро- и теплопроводность по сравнению с алюминием и все чаще используется из-за своей механической прочности, хотя требует осторожного обращения из-за окисления.

Распространенные материалы, используемые при соединении проводов

• Золото (Au): Предпочтительно из-за его превосходной проводимости, коррозионной стойкости и пластичности, что делает его пригодным для термозвуковой сварки.
• Алюминий (Al): широко используется благодаря хорошей электропроводности и низкой стоимости, подходит для ультразвуковой и термокомпрессионной сварки.
• Медь (Cu): обеспечивает превосходную электро- и теплопроводность по сравнению с алюминием и все чаще используется из-за своей механической прочности, хотя требует осторожного обращения из-за окисления.

Процесс соединения проводов

• Формирование шарика: на конце проволоки с помощью пламени или электронного разряда формируется небольшой шарик.
• Выравнивание: провод выравнивается по контактной площадке на чипе или подложке.
• Склеивание: шарик прижимается к подушечке с использованием тепла, ультразвуковой энергии или того и другого.
• Формирование петли: проволока закрепляется петлей до следующей точки соединения, чтобы сохранить гибкость и уменьшить напряжение.
• Второе формирование связи: проволока прикрепляется к следующей площадке, а лишняя проволока отрезается.

Проблема склеивания проводов

Понимание условий применения и факторов окружающей среды имеет решающее значение для надежности соединения проводов. Такие факторы, как повышенная температура, влажность и циклическое изменение температуры, могут привести к сбоям из-за таких проблем, как образование интерметаллических соединений, коррозия (включая гальваническую коррозию в системах Au-Al) и термомеханическое напряжение из-за несоответствия КТР. Эти проблемы требуют всестороннего понимания металлических систем и воздействия на окружающую среду для повышения долговечности и производительности проволочных соединений.