Wedge Bonding erklärt:Präzisionsdrahtbefestigung für die Elektronik

Beim Wedge-Bonden handelt es sich um einen automatisierten Prozess zum Anbringen von Verbindungsleitungen zwischen elektronischen Bauteilen und einer Leiterplatte (PCB). Bei diesem Prozess wird ein Drahtstecker mit einer Kombination aus Druck und Ultraschallenergie (U/S) oder Thermoschallenergie (T/S) mit einem Anschluss auf der Komponente und einer Leiterplatte verbunden. Das Gerät zur Zuführung des Anschlussdrahtes und zur Übertragung von Druck und Energie auf die Bonds ist ein flaches, keilförmiges Bauteil, das den Bonds ihre charakteristische Form und dem Verfahren seinen Namen verleiht. Beim Wedge-Bonden werden typischerweise Drähte aus Aluminium oder einer Goldlegierung verwendet und der Aluminiumdraht kann bei Raumtemperatur mit U/S-Energie oder ein Goldlegierungsdraht mit T/S-Energie gebondet werden. Im Vergleich zu anderen Verfahren wie dem Ball-Bonden weist das Wedge-Bonden die Nachteile geringerer Produktionsgeschwindigkeiten und Einschränkungen im Bereich der Winkelflexibilität zwischen Bauteil- und Leiterplattenbindungen auf.

Eine der wichtigsten Phasen der Leiterplattenkonstruktion besteht darin, die Vielzahl der Komponentenanschlüsse mit ihren entsprechenden Schaltungspunkten auf dem Leiterplattensubstrat zu verbinden. Um die Integrität des Schaltkreises zu gewährleisten, müssen die Verbindungen gut hergestellt sein. Auch die physischen Anschlussdrähte müssen so platziert werden, dass sie möglichst wenig Platz beanspruchen. All dies wird typischerweise im nahezu mikroskopischen Maßstab von hochentwickelten und präzisen automatisierten Maschinen durchgeführt. Wedge-Bonding ist eines der beiden gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen; das andere ist Ball-Bonding.

Der Bondkopf in Wedge-Bondmaschinen ist eine flache Platte, die an der unteren Rückseite mit einem Zuführloch und an der unteren Vorderkante mit einem keilförmigen Druckschuh ausgestattet ist. Der Verbindungsdraht wird durch das Loch auf der Rückseite der Platte geführt und zusammengedrückt und mit dem Keil verbunden. Die Verbindung entsteht durch eine Kombination aus Druck, der vom Keilschuh ausgeübt wird, und entweder Ultraschall- oder Thermoschallenergie. U/S-Energie ist eine lokalisierte Konzentration hochfrequenter akustischer Schwingungen, die eine dauerhafte Verbindung bewirkt und hauptsächlich für Verbindungsdrähte aus Aluminium verwendet wird. T/S-Energie ist eine Kombination aus Ultraschall und konventioneller Wärmeenergie, die Drähte aus Goldlegierungen verbindet.

Der Wedge-Bonding-Prozess ist ein mehrstufiger Prozess, der damit beginnt, dass der Wedge auf den Bauteilanschluss herabsinkt. Sobald der Draht mit dem Anschlussdruck in Kontakt kommt, wird entweder U/S- oder T/S-Energie angelegt, um den Draht zu verbinden. Anschließend hebt sich der Keil auf eine vorgegebene Höhe und bewegt sich zurück in die Position des Leiterplattenanschlusses. Diese gleichzeitige Hebe- und Rückzugsbewegung zieht genügend Draht durch den Keil, um eine geeignete Drahtschleife oder einen Drahtbogen zwischen der Komponente und der Leiterplatte zu bilden. Der Keil senkt sich dann ab und verbindet den Steckverbinder mit der Leiterplatte.

Sobald die Leiterplattenverbindung abgeschlossen ist, hebt sich der Keil an und schneidet gleichzeitig den Draht ab, bevor er zum nächsten Anschlusssatz übergeht. Das Wedge-Bonding ist etwas langsamer als das alternative Ball-Bonding-Verfahren und kann im Allgemeinen nur Steckverbinder verbinden, die sich in einer geraden Linie zwischen Bauteil- und Leiterplattenanschlüssen bewegen. Es erzeugt jedoch einen kleineren Bond-„Footprint“ und eignet sich daher zum Bonden von eng beieinander liegenden Anschlüssen.

About Mechanics ist bestrebt, genaue und vertrauenswürdige Informationen bereitzustellen. Wir wählen sorgfältig seriöse Quellen aus und wenden einen strengen Faktenprüfungsprozess an, um die höchsten Standards aufrechtzuerhalten. Um mehr über unser Engagement für Genauigkeit zu erfahren, lesen Sie unseren Redaktionsprozess.