Що таке з’єднання проводів на друкованій платі?

Що таке склеювання дроту?

З’єднання дротів є важливою технікою у виробництві напівпровідників для з’єднання інтегральних схем (ІС) з електричними приладами та між друкованими платами. Він виділяється своєю економічною ефективністю та довговічністю під час встановлення з’єднань. Використовуючи методи зварювання та різні техніки, з’єднання дроту передбачає точне прикріплення металевих проводів до мікросхем, що вимагає високого технологічного досвіду для забезпечення точних і довговічних з’єднань. Еволюція з’єднання проводів привела до усунення обмежень старих методів з’єднання припоєм, підвищивши надійність і продуктивність напівпровідникових систем.

З'єднання дротів змінює вимоги до друкованих плат щодо обробки контактних майданчиків, чистоти, зазору порожнини та обробки корпусу, тому це слід уточнювати разом з Оздоблення поверхні друкованої плати вибір та, для пристроїв з дрібним кроком, розширене складання пакетів контролю.

Які програми?

Мобільні телефони

У виробництві мобільних телефонів з’єднання проводів, особливо для акумуляторних блоків, має переваги перед традиційним точковим зварюванням. Ця технологія, яка використовує ультразвукову енергію, забезпечує надійніші та менш шкідливі з’єднання між осередками акумулятора, збільшуючи термін служби та продуктивність акумулятора. Він розглядає обмеження точкового зварювання, такі як можливі короткі замикання та несприятливий вплив на систему керування батареями (BMS) через високі температури та слабкі з’єднання, що робить з’єднання дроту кращим вибором для складання акумуляторних блоків у промисловості.

автомобільний

В електромобілях з’єднання проводів використовується в системах керування батареями для з’єднання окремих елементів батареї, забезпечуючи ефективний розподіл електроенергії та керування.
Для акумуляторної батареї електромобілів підключення циліндричних елементів до шини в батареях включає різні методи, як-от з’єднання дроту, лазерне зварювання та точкове зварювання. З’єднання проводів за допомогою ультразвукової енергії створює міцний атомний зв’язок шляхом видалення оксидного шару на алюмінії, що підвищує надійність з’єднання. Цей метод є особливо корисним для оптимізації процесу завдяки використанню самообмежувальної природи оксиду алюмінію, забезпечуючи ефективну передачу електронів для міцних з’єднань.

Медичні вироби:

Для кардіостимуляторів з’єднання дротів з’єднує схему керування пристроєм із джерелом живлення та чутливими електродами, що є критичним для надійної роботи. У медичних пристроях з’єднання проводів має вирішальне значення для імплантованих пристроїв, таких як кардіостимулятори та дефібрилятори. Ці пристрої покладаються на з’єднання дротів для з’єднання кремнієвої мікросхеми всередині пристрою з джерелом живлення та вихідними клемами. Це гарантує, що пристрій може точно контролювати серцевий ритм і подавати електричні імпульси, коли це необхідно, з надійністю та точністю, критично важливою для безпеки пацієнта та довговічності пристрою.

Аерокосмічний:

У супутниках з’єднання проводів використовується для з’єднання батарей сонячних батарей із системами керування живленням, необхідними для електропостачання в космічних умовах. В аерокосмічній галузі з’єднання проводів використовується в супутникових системах, зокрема для під’єднання сонячних панелей до системи керування живленням. Це забезпечує ефективну передачу енергії від сонячних панелей до систем супутника, що має вирішальне значення для тривалої роботи супутника в суворих умовах космосу, де надійність і довговічність є найважливішими.

Для відповідних виробничих рішень Highleap також документує підтримка виробництва електроніки та компоненти друкованої плати, що може допомогти запобігти нечітким приміткам у пакеті цінової пропозиції.

Переваги скріплення дротом

Точність для невеликих компонентів.
Вища щільність підключення без додаткового місця на друкованій платі.
Зменшення термічного навантаження на чутливі компоненти.
Підвищена надійність для високопродуктивних програм.
Ідеально підходить для підключення мікросхем безпосередньо один до одного або до друкованої плати в обмеженому просторі.

Основна мета з’єднання проводів у технології, особливо у сфері застосування високочастотних друкованих плат (вище ГГц), полягає в забезпеченні надійних і довговічних з’єднань між мікросхемами та роз’ємами. Це вкрай важливо для підтримки цілісності сигналів і імпульсів напруги, необхідних для сучасної електроніки. З’єднання проводів підтримує зв’язок між компонентами в реальному часі, мінімізуючи спотворення сигналу та сприяючи високошвидкісній передачі даних. Це робить його незамінним у таких секторах, як виробництво електромобілів, де продуктивність і надійність мають першорядне значення.

Способи склеювання проводів

• Термозвукове склеювання: поєднує тепло, ультразвукову енергію та силу для склеювання проводів, як правило, золотих або мідних, із підкладкою. Це найпоширеніший метод, який широко використовується в пакуванні напівпровідників.
• Ультразвукове склеювання: використовує ультразвукові коливання без застосування зовнішнього тепла (або мінімального тепла) для склеювання алюмінієвих проводів, що ідеально підходить для чутливих компонентів.
• Термокомпресійне склеювання: для досягнення з’єднання покладається на тепло та силу без ультразвукової енергії, підходить для спеціальних застосувань, де ультразвукові коливання можуть бути шкідливими.

Загальні матеріали, що використовуються для склеювання дроту

• Золото (Au): кращий за його чудову провідність, стійкість до корозії та пластичність, що робить його придатним для термозвукового склеювання.
• Алюміній (Al): широко використовується через хорошу електропровідність і нижчу вартість, підходить для ультразвукового та термокомпресійного склеювання.
• Мідь (Cu): забезпечує кращу електро- та теплопровідність порівняно з алюмінієм і все частіше використовується через її механічну міцність, хоча вона вимагає обережного поводження через окислення.

Загальні матеріали, що використовуються для склеювання дроту

• Золото (Au): кращий за його чудову провідність, стійкість до корозії та пластичність, що робить його придатним для термозвукового склеювання.
• Алюміній (Al): широко використовується через хорошу електропровідність і нижчу вартість, підходить для ультразвукового та термокомпресійного склеювання.
• Мідь (Cu): забезпечує кращу електро- та теплопровідність порівняно з алюмінієм і все частіше використовується через її механічну міцність, хоча вона вимагає обережного поводження через окислення.

Процес склеювання дроту

• Формування кульки: маленька кулька формується на кінці дроту за допомогою полум’я або електронного розряду.
• Вирівнювання: дріт вирівнюється з контактною площадкою на мікросхемі або підкладці.
• Склеювання: кулька притискається до подушечки за допомогою тепла, ультразвукової енергії або обох.
• Утворення петлі: дріт обмотується до наступної точки з’єднання, щоб зберегти гнучкість і зменшити напругу.
• Друге утворення з’єднання: дріт приєднується до наступної колодки, а зайвий дріт відрізається.

Складність склеювання дроту

Розуміння застосування та факторів навколишнього середовища має вирішальне значення для надійності з’єднання проводів. Такі фактори, як підвищена температура, вологість і зміна температури, можуть призвести до збоїв через такі проблеми, як утворення інтерметалічних сполук, корозія (включаючи гальванічну корозію в системах Au-Al) і термомеханічний стрес через невідповідність КТР. Ці виклики вимагають всебічного розуміння металевих систем і впливу на навколишнє середовище, щоб підвищити довговічність і ефективність з’єднання дроту.