Dans l'industrie électronique moderne, depuis les smartphones et l'électronique automobile jusqu'aux batteries à énergie nouvelle, presque tous les produits électroniques de haute -précision s'appuient sur une technologie clé pour les connexions internes-liaison filaire. L’équipement de base de ce processus est la machine à souder les fils. Bien qu'il puisse sembler n'être qu'une simple « connexion filaire », il intègre en réalité la science des matériaux, le contrôle de précision et la technologie d'automatisation, ce qui en fait un maillon indispensable dans la chaîne d'approvisionnement de la fabrication électronique.
Alors, comment fonctionne exactement une machine à souder les fils ? Quels sont les principes sous-jacents ? Et quel processus permet des connexions de haute-précision ?
I. Qu'est-ce que le collage de fils ?
Le wire bonding est une technologie qui utilise des fils métalliques extrêmement fins pour réaliser des connexions électriques, principalement utilisées pour connecter des puces (matrices) à des substrats d'emballage ou à des broches externes. En termes simples, sa fonction est de « faire ressortir » les circuits internes de la puce, lui permettant de transmettre des signaux et de se connecter à des systèmes externes.
Les matériaux de liaison de fils courants comprennent l'or, l'aluminium et le cuivre, avec des diamètres de fil allant généralement de 15 à 75 micromètres-plus fins qu'un cheveu humain. Cette taille minuscule impose des exigences extrêmement élevées en matière de précision et de stabilité de l'équipement.
II. Principe de fonctionnement de base des machines à relier les fils
Beaucoup de gens croient à tort que la liaison filaire est une « connexion fondue » similaire à la soudure traditionnelle, mais ce n'est pas le cas. Les machines de liaison par fil utilisent essentiellement une technologie de liaison à l'état solide, utilisant les effets combinés de la pression, de la chaleur et de l'énergie ultrasonique pour réaliser une liaison atomique entre deux métaux au niveau microscopique, formant ainsi une liaison métallurgique solide.
Dans ce processus : la pression provoque une déformation plastique de la surface métallique ; les vibrations ultrasoniques décomposent la couche d'oxyde sur la surface métallique ; la chaleur favorise la diffusion atomique. En fin de compte, les deux métaux parviennent à une liaison solide sans fondre.
III. Flux de travail complet d'une machine à souder les fils
Une machine à souder les fils entièrement automatique fonctionne généralement à grande vitesse et en continu. Son flux de travail principal peut être divisé en les étapes suivantes :
1. Chargement et positionnement précis
Tout d'abord, la pièce à coller (telle qu'une puce ou une languette de batterie) est placée sur la plate-forme de travail. L'équipement est fixé par une plate-forme de mouvement de haute-précision et un système de vision CCD est utilisé pour identifier et corriger la position du point de liaison, garantissant ainsi que l'erreur de position de liaison est contrôlée dans la plage micrométrique. Cette étape détermine directement la précision du collage et constitue une base importante pour garantir le rendement du produit.
2. Contrôle de l'alimentation du fil
La machine à souder les fils libère le fil métallique fin de la bobine et, grâce à un dispositif conducteur et à un système de contrôle de tension, achemine le fil de manière stable vers la zone de liaison. Une tension constante doit être maintenue pendant le processus d'alimentation du fil ; sinon, des problèmes tels qu'une rupture de fil, des nœuds ou un désalignement peuvent facilement survenir.
3. Première formation de liaison (Ball Bond)
Dans le processus de liaison par boule, la machine de liaison par fil fait d'abord fondre l'extrémité du fil métallique pour former une minuscule structure sphérique (boule d'air libre) par étincelle électrique ou chauffage. La panne à souder presse ensuite la bille métallique sur le tampon à puce, appliquant simultanément une pression, de la chaleur et de l'énergie ultrasonique pour former le premier joint de soudure solide.
Ce joint de soudure, généralement situé sur la puce, est le point de départ de toute la connexion, et sa qualité affecte directement la stabilité de l'ensemble du circuit.
4. Formation de boucle
Une fois le premier joint de soudure terminé, la panne à souder se déplace vers la deuxième position de soudure, retirant simultanément un conducteur en forme d'arc-. Ce processus est appelé « formation de boucle » ou « formation d’arc ».
La forme et la hauteur de l'arc ne sont pas conçues arbitrairement mais contrôlées avec précision pour :
- Soulager le stress causé par la dilatation et la contraction thermique
- Améliorer la résistance aux chocs
- Prévenir les ruptures de conducteurs ou les courts-circuits
Par conséquent, la conception de l’arc du fil à souder joue un rôle crucial en matière de fiabilité.
5. Deuxième formation de joint de soudure (Stitch Bond / Wedge Bond)
La panne à souder se déplace vers le deuxième point de connexion (comme une broche ou une languette) et complète la connexion en appliquant à nouveau une pression et une énergie ultrasonique. Ce joint de soudure est généralement en forme de coin-ou aplati et est appelé liaison par points ou liaison par coin.
À ce stade, un chemin de connexion électrique complet a été établi.
6. Coupe de fil et fonctionnement cyclique
Après le soudage, l'équipement coupe automatiquement le fil métallique et forme une nouvelle extrémité du fil, le préparant pour l'opération de soudage suivante. L'ensemble du processus est généralement réalisé en très peu de temps, ce qui permet une production continue à grande vitesse-pour répondre aux besoins de la fabrication à grande échelle-.
IV. Types de processus de liaison de fils courants
Selon le processus, les machines à souder les fils sont principalement divisées en deux types :
1. Liaison à billes
- Utilise principalement du fil d'or
- Haute précision et bonne stabilité
- Largement utilisé dans les emballages de semi-conducteurs
Sa caractéristique est qu'une bille métallique est d'abord formée, puis soudée.
2. Liaison en coin
- Utilise principalement du fil d'aluminium ou de cuivre
- Coût inférieur
Convient aux appareils électriques et à l'industrie des batteries
Sa particularité est que les fils sont directement pressés ensemble, sans qu'il soit nécessaire de former une structure en forme de boule-.
ACEY-3753Asoudeuse automatique de filsun système de soudage de haute-précision conçu pour l'assemblage de batteries de puissance, de batteries de stockage d'énergie et de divers modules de batteries lithium-ion. Il est principalement utilisé pour créer des connexions fiables entre les barres omnibus en aluminium et les languettes de batterie.
V. Domaines d'application
La technologie du wire bonding est largement utilisée dans de nombreux-domaines de fabrication haut de gamme, notamment :
Industrie des semi-conducteurs :Utilisé pour la fabrication de puces IC, d’emballage de LED et de capteurs, il s’agit de l’un des processus fondamentaux de l’emballage de puces.
Batteries à énergie nouvelle :Utilisé pour les connexions d'électrodes et la construction de structures conductrices internes dans les modules de batterie de puissance, les batteries cylindriques et les batteries de poche.
Electronique automobile :Appliqué aux modules IGBT, aux systèmes de contrôle et à divers appareils électroniques de puissance.
Electronique grand public :Tels que les puces de téléphones mobiles, les modules de caméra et les appareils portables intelligents.
On peut dire que la technologie du wire bonding est devenue l’une des méthodes de connexion fondamentales dans l’industrie électronique moderne.
À mesure que les produits électroniques évoluent vers la miniaturisation et les hautes performances, la précision, la vitesse et la stabilité des machines de soudage par fil s'améliorent également constamment. À l'avenir, elle continuera à jouer un rôle important dans les domaines des semi-conducteurs, des nouvelles énergies et de la fabrication haut de gamme.
à propos de nous
Acey Nouvelle Énergieest un fournisseur d'équipements-haut de gamme et de solutions de lignes de production complètes pour le domaine des batteries à énergie nouvelle. Nous nous engageons à fournir aux fabricants mondiaux de batteries, aux instituts de recherche et aux organisations énergétiques innovantes des services à cycle complet-du développement expérimental à la production à grande échelle-.
