در حوزه تولید دستگاه‌های الکترونیکی، اتصال سیم به عنوان یک فناوری اتصال حیاتی برای مدت طولانی عمل کرده است و امکان اتصال الکتریکی بین اجزا را از طریق سیم‌های فلزی ظریف فراهم می‌کند. این فرآیند که از گرما، فشار یا انرژی فراصوت برای ایجاد اتصالات دقیق روی پدهای تعیین‌شده استفاده می‌کند، در سراسر هوافضا، نیمه‌رساناها، سلول‌های خورشیدی، میکروالکترونیک و به‌ویژه صنعت باتری خودروهای الکتریکی (EV) که به سرعت در حال رشد است، کاربرد دارد.

اتصال سیم شامل روش‌های مختلفی است که برای الزامات و مواد مختلف طراحی شده‌اند. تکنیک‌های اصلی عبارتند از:

این دو روش غالب در شکل انتهای سیم و رویکرد اتصال متفاوت هستند. اتصال توپی، انتهای سیم کروی را تشکیل می‌دهد که به صورت عمودی به پدها از طریق فشرده‌سازی حرارتی یا ارتعاشات فراصوت متصل می‌شود، که برای اتصالات با چگالی بالا ایده‌آل است. اتصال گُوه‌ای اتصالات زاویه‌دار ایجاد می‌کند که برای کاربردهایی که به استحکام بالاتری نیاز دارند، ترجیح داده می‌شود.

این تکنیک از ارتعاشات مکانیکی با فرکانس بالا برای ایجاد پیوندهای متالورژیکی بدون گرمای بیش از حد استفاده می‌کند. یک ابزار تخصصی به نام سونوترود انرژی فراصوت را منتقل می‌کند و در عین حال فشار وارد می‌کند و امکان انتشار اتمی بین سیم و مواد پد را فراهم می‌کند. عملکرد دمای پایین آن، آن را برای اجزای حساس به حرارت مناسب می‌کند.

این روش با تکیه بر گرما و فشار همزمان، انتشار اتمی بین مواد را تسهیل می‌کند. در حالی که اتصالات قوی ایجاد می‌کند، به کنترل دقیق دما نیاز دارد و با مواد پایدار حرارتی مانند طلا و آلومینیوم بهترین عملکرد را دارد.

این رویکرد ترکیبی با ترکیب انرژی حرارتی و فراصوت، استحکام تسلیم سیم را از طریق گرم کردن کاهش می‌دهد، در حالی که ارتعاشات فراصوت انتشار اتمی را افزایش می‌دهد. این روش تطبیق‌پذیری را در ترکیبات مختلف مواد ارائه می‌دهد.

انتخاب مواد تأثیر قابل توجهی بر عملکرد دارد:

• مس: مقرون به صرفه با هدایت عالی، اگرچه نیاز به درمان‌های ضد اکسیداسیون دارد
• طلا: از نظر شیمیایی پایدار و قابل اعتماد، اما گران قیمت - برای کاربردهای حیاتی محفوظ است
• نقره: هدایت و انعکاس برتر، اگرچه مستعد مهاجرت الکترونی است
• آلومینیوم: مقاوم در برابر خوردگی و سبک وزن، اما از نظر مکانیکی ضعیف‌تر است

با افزایش تقاضای تولید، به ویژه در تولید باتری‌های EV که در آن به صدها اتصال در هر بسته باتری نیاز است، جوشکاری لیزری به عنوان یک راه‌حل برتر ظاهر می‌شود. این فناوری مزایای متمایزی را ارائه می‌دهد:

• بهره‌وری پیشرفته: فرآیند بدون تماس با زمان‌های چرخه سریع‌تر، ردپای تجهیزات را کاهش می‌دهد
• یکپارچگی مشترک برتر: پیوندهای متالورژیکی استحکام مکانیکی و قابلیت اطمینان الکتریکی بیشتری را فراهم می‌کنند
• کنترل حرارتی دقیق: مناطق تحت تأثیر حرارت حداقل از اجزای حساس محافظت می‌کنند
• انعطاف‌پذیری فرآیند: مسیرهای جوشکاری قابل برنامه‌ریزی، هندسه‌های پیچیده را در خود جای می‌دهند
• کاهش هزینه‌های عملیاتی: مواد مصرفی را حذف می‌کند و نگهداری را ساده می‌کند

هم اتصال سیم و هم جوشکاری لیزری به سطوح بکر نیاز دارند. آلاینده‌هایی مانند اکسیدها یا باقیمانده‌های آلی کیفیت اتصال را به خطر می‌اندازند. دو روش تمیز کردن اصلی با هم رقابت می‌کنند:

از گونه‌های پلاسما واکنشی برای حذف شیمیایی آلاینده‌ها استفاده می‌کند، اگرچه مواد ذرات قابل توجهی تولید می‌کند که نیاز به سیستم‌های فیلتراسیون گسترده دارد.

دقت بالاتری را از طریق فرسایش لیزری کنترل‌شده ارائه می‌دهد، حذف مواد را به حداقل می‌رساند و نیازهای نگهداری مرتبط با تولید ذرات را کاهش می‌دهد.

در حالی که اتصال سیم در تولید الکترونیک مرتبط باقی می‌ماند، محدودیت‌های آن در سناریوهای تولید با حجم بالا به طور فزاینده‌ای آشکار می‌شود. فناوری جوشکاری لیزری، با ترکیبی از سرعت، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری، نشان‌دهنده آینده راه‌حل‌های اتصال صنعتی است - به ویژه در کاربردهای انرژی‌بر مانند باتری‌های EV.

پیشرفت‌های مستمر در فناوری لیزر، نویدبخش بهبود بیشتر در دقت، سرعت و مقرون به صرفه بودن است و به طور بالقوه فرآیندهای تولید الکترونیکی را در بخش‌های متعدد متحول می‌کند.