در صنعت تولید لوازم الکترونیکی مدرن، از گوشیهای هوشمند و لوازم الکترونیکی خودرو گرفته تا باتریهای انرژی جدید، تقریباً همه{0}محصولات الکترونیکی با دقت بالا به فناوری کلیدی برای اتصالات داخلی{1}}پیوند سیم متکی هستند. تجهیزات اصلی برای این فرآیند دستگاه اتصال سیم است. اگرچه ممکن است فقط یک "اتصال سیم خوب" به نظر برسد، اما در واقع علم مواد، کنترل دقیق و فناوری اتوماسیون را ادغام می کند و آن را به یک حلقه ضروری در زنجیره تامین تولید الکترونیک تبدیل می کند.
بنابراین، دستگاه اتصال سیم دقیقا چگونه کار می کند؟ اصول اساسی چیست؟ و چه فرآیندی اتصالات با دقت بالا-را فعال میکند؟
I. اتصال سیم چیست؟
اتصال سیم فناوری است که از سیمهای فلزی بسیار ریز برای دستیابی به اتصالات الکتریکی استفاده میکند، که عمدتاً برای اتصال تراشهها (قالبها) به بسترهای بستهبندی یا پینهای خارجی استفاده میشود. به عبارت ساده، عملکرد آن "بیرون آوردن" مدار داخلی تراشه است که به آن امکان می دهد سیگنال ها را ارسال کند و به سیستم های خارجی متصل شود.
مواد متداول اتصال سیم شامل طلا، آلومینیوم و مس است که قطر سیم معمولاً بین 15 تا 75 میکرومتر- ظریفتر از موی انسان است. این اندازه کوچک، نیازهای بسیار بالایی را برای دقت و پایداری تجهیزات ایجاد می کند.
II. اصل کار اصلی ماشین های اتصال سیم
بسیاری از مردم به اشتباه معتقدند که اتصال سیم یک "اتصال مذاب" شبیه به لحیم کاری سنتی است، اما اینطور نیست. ماشینهای پیوند سیم اساساً از فناوری پیوند حالت جامد- استفاده میکنند و از اثرات ترکیبی فشار، گرما و انرژی مافوق صوت برای دستیابی به پیوند اتمی بین دو فلز در سطح میکروسکوپی استفاده میکنند، بنابراین یک پیوند متالورژیکی قوی تشکیل میدهند.
در این فرآیند: فشار باعث تغییر شکل پلاستیک سطح فلز می شود. ارتعاش اولتراسونیک لایه اکسید روی سطح فلز را می شکند. گرما باعث افزایش انتشار اتمی می شود. در نهایت، این دو فلز به یک پیوند قوی بدون ذوب میرسند.
III. گردش کار کامل یک دستگاه اتصال سیم
یک دستگاه اتصال سیم تمام اتوماتیک معمولاً با سرعت بالا و به طور مداوم کار می کند. گردش کار اصلی آن را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد:
1. بارگذاری و موقعیت یابی دقیق
ابتدا قطعه کاری که باید چسبانده شود (مانند تراشه یا زبانه باتری) روی سکوی کار قرار می گیرد. تجهیزات توسط یک پلت فرم حرکتی با دقت بالا ثابت میشوند و از یک سیستم دید CCD برای شناسایی و تصحیح موقعیت نقطه اتصال استفاده میشود و اطمینان حاصل میکند که خطا در موقعیت اتصال در محدوده میکرومتر کنترل میشود. این مرحله به طور مستقیم دقت اتصال را تعیین می کند و پایه مهمی برای اطمینان از بازده محصول است.
2. کنترل تغذیه سیم
دستگاه اتصال سیم، سیم فلزی نازک را از قرقره آزاد می کند و از طریق یک دستگاه هادی و سیستم کنترل کشش، سیم را به طور پایدار به ناحیه اتصال تغذیه می کند. کشش ثابت باید در طول فرآیند تغذیه سیم حفظ شود. در غیر این صورت، مشکلاتی مانند شکستن سیم، گره خوردن، یا ناهماهنگی به راحتی ممکن است رخ دهد.
3. تشکیل اولین باند (باند توپ)
در فرآیند اتصال توپی، دستگاه اتصال سیم ابتدا انتهای سیم فلزی را ذوب می کند تا یک ساختار کروی کوچک (Free Air Ball) از طریق جرقه الکتریکی یا گرمایش ایجاد شود. سپس نوک لحیم کاری، توپ فلزی را روی پد تراشه فشار میدهد و همزمان با اعمال فشار، گرما و انرژی اولتراسونیک اولین اتصال لحیم کاری قوی را تشکیل میدهد.
این اتصال لحیم کاری که معمولاً روی تراشه قرار دارد، نقطه شروع کل اتصال است و کیفیت آن مستقیماً بر پایداری کل مدار تأثیر می گذارد.
4. تشکیل حلقه
پس از تکمیل اولین اتصال لحیم کاری، نوک لحیم کاری به موقعیت لحیم کاری دوم می رود و همزمان یک هادی قوس-شکل را بیرون می کشد. به این فرآیند «تشکیل حلقه» یا «تشکیل قوس» می گویند.
شکل و ارتفاع قوس به طور دلخواه طراحی نشده است، بلکه دقیقاً به صورت زیر کنترل می شود:
- استرس ناشی از انبساط و انقباض حرارتی را از بین ببرید
- مقاومت در برابر ضربه را بهبود بخشید
- از شکستگی هادی یا اتصال کوتاه جلوگیری کنید
بنابراین، طراحی قوس سیم لحیم کاری نقش مهمی در قابلیت اطمینان دارد.
5. تشکیل اتصال لحیم دوم (Stitch Bond / Wedge Bond)
نوک لحیم کاری به نقطه اتصال دوم (مانند پین یا زبانه) حرکت می کند و با اعمال فشار و انرژی مافوق صوت دوباره اتصال را کامل می کند. این اتصال لحیم معمولاً گوه-شکل یا مسطح است و پیوند دوخت یا پیوند گوه نامیده میشود.
در این مرحله یک مسیر اتصال الکتریکی کامل برقرار شده است.
6. برش سیم و عملیات چرخه ای
پس از جوشکاری، تجهیزات به طور خودکار سیم فلزی را قطع می کند و انتهای سیم جدیدی را تشکیل می دهد و آن را برای عملیات جوش بعدی آماده می کند. کل فرآیند معمولاً در مدت زمان بسیار کوتاهی تکمیل میشود و تولید مداوم-سرعت بالا را قادر میسازد تا نیازهای تولید-در مقیاس بزرگ را برآورده کند.
IV. انواع فرآیندهای اتصال سیم رایج
بسته به فرآیند، دستگاه های اتصال سیم عمدتا به دو نوع تقسیم می شوند:
1. باندینگ توپ
- در درجه اول از سیم طلا استفاده می کند
- دقت بالا و پایداری خوب
- به طور گسترده در بسته بندی های نیمه هادی استفاده می شود
ویژگی آن این است که ابتدا یک توپ فلزی تشکیل می شود و سپس جوش داده می شود.
2. پیوند گوه
- بیشتر از سیم آلومینیوم یا مس استفاده می کند
- هزینه کمتر
مناسب برای دستگاه های برق و صنعت باتری
مشخصه آن این است که سیمها مستقیماً به هم فشرده میشوند، بدون اینکه نیازی به تشکیل ساختار توپی{0}}شکل باشد.
ACEY-3753Aسیم اتصال اتوماتیکیک سیستم جوشکاری با دقت بالا-که برای مونتاژ باتریهای نیرو، باتریهای ذخیره انرژی و ماژولهای مختلف باتری لیتیوم یون مهندسی شده است. در درجه اول برای ایجاد اتصالات قابل اعتماد بین شینه های آلومینیومی و زبانه های باتری استفاده می شود.
V. حوزه های کاربردی
فناوری اتصال سیم به طور گسترده در بسیاری از زمینههای{0}}تولید پیشرفته، از جمله:
صنعت نیمه هادی:مورد استفاده برای تراشه آی سی، بسته بندی LED و ساخت سنسور، یکی از فرآیندهای اصلی بسته بندی تراشه است.
باتری های جدید انرژی:برای اتصالات الکترود و ساخت ساختار رسانای داخلی در ماژول های باتری قدرت، باتری های استوانه ای و باتری های کیسه ای استفاده می شود.
الکترونیک خودرو:برای ماژولهای IGBT، سیستمهای کنترل و دستگاههای مختلف الکترونیکی قدرت اعمال میشود.
لوازم الکترونیکی مصرفی:مانند تراشه های تلفن همراه، ماژول های دوربین و دستگاه های پوشیدنی هوشمند.
می توان گفت که فناوری اتصال سیم به یکی از روش های اساسی اتصال در صنعت الکترونیک مدرن تبدیل شده است.
همانطور که محصولات الکترونیکی به سمت کوچک سازی و عملکرد بالا توسعه می یابند، دقت، سرعت و پایداری دستگاه های اتصال سیم نیز دائما در حال بهبود است. در آینده، نقش مهمی در زمینههای نیمهرسانا، انرژیهای جدید، و{1}}در زمینههای تولیدی پیشرفته ایفا خواهد کرد.
درباره ما
ایسی نیو انرژیارائهدهنده تجهیزات پیشرفته-و راهحلهای کامل خط تولید برای میدان باتری انرژی جدید است. ما متعهد به ارائه خدمات چرخه کامل-از توسعه آزمایشی تا تولید-در مقیاس بزرگ به تولیدکنندگان باتری، مؤسسات تحقیقاتی و سازمانهای نوآور انرژی هستیم.
