В области производства электронных устройств проволочное соединение уже давно служит критической технологией межсоединений, обеспечивая электрические соединения между компонентами с помощью тонких металлических проводов. Этот процесс, который использует тепло, давление или ультразвуковую энергию для создания точных соединений на обозначенных площадках, находит применение в аэрокосмической отрасли, полупроводниках, солнечных элементах, микроэлектронике и, в частности, в быстрорастущей индустрии аккумуляторных батарей для электромобилей (EV).

Проволочное соединение включает в себя различные методологии, адаптированные к различным требованиям и материалам. Основные методы включают:

Эти два преобладающих метода различаются по форме конца провода и подходу к соединению. Шаровое соединение формирует сферические концы проводов, которые прикрепляются вертикально к площадкам посредством термокомпрессии или ультразвуковой вибрации, что идеально подходит для межсоединений высокой плотности. Клиновое соединение создает угловые соединения, предпочтительные для применений, требующих превосходной прочности.

Эта техника использует высокочастотные механические вибрации для создания металлургических связей без чрезмерного нагрева. Специализированный инструмент, называемый сонотродом, передает ультразвуковую энергию, одновременно оказывая давление, что обеспечивает атомную диффузию между материалами провода и площадки. Его низкотемпературная работа делает его подходящим для чувствительных к нагреву компонентов.

Основанный на одновременном нагреве и давлении, этот метод облегчает атомную диффузию между материалами. Хотя он создает прочные соединения, он требует точного контроля температуры и лучше всего работает с термически стабильными материалами, такими как золото и алюминий.

Сочетая тепловую и ультразвуковую энергию, этот гибридный подход снижает прочность провода на растяжение за счет нагрева, в то время как ультразвуковые вибрации усиливают атомную диффузию. Он предлагает универсальность для различных комбинаций материалов.

Выбор материала существенно влияет на производительность:

• Медь: Экономически эффективна с отличной проводимостью, хотя и требует антиокислительной обработки
• Золото: Химически стабильно и надежно, но дорого – зарезервировано для критических применений
• Серебро: Превосходная проводимость и отражательная способность, но подвержено электромиграции
• Алюминий: Коррозионностойкий и легкий, но механически слабее

По мере роста производственных потребностей, особенно в производстве аккумуляторных батарей для электромобилей, где требуется сотни межсоединений на один аккумуляторный блок, лазерная сварка становится превосходным решением. Эта технология предлагает явные преимущества:

• Повышенная производительность: Бесконтактный процесс с более коротким временем цикла уменьшает занимаемую площадь оборудования
• Превосходная целостность соединения: Металлургические связи обеспечивают большую механическую прочность и электрическую надежность
• Точный тепловой контроль: Минимальные зоны термического влияния защищают чувствительные компоненты
• Гибкость процесса: Программируемые траектории сварки учитывают сложные геометрии
• Снижение эксплуатационных расходов: Устраняет расходные материалы и упрощает техническое обслуживание

Как проволочное соединение, так и лазерная сварка требуют безупречных поверхностей. Загрязняющие вещества, такие как оксиды или органические остатки, ухудшают качество соединения. Конкурируют два основных метода очистки:

Использует реактивные виды плазмы для химического удаления загрязнений, хотя и генерирует значительное количество твердых частиц, требующих обширных систем фильтрации.

Предлагает превосходную точность за счет контролируемой лазерной абляции, минимизируя удаление материала и снижая требования к техническому обслуживанию, связанные с образованием твердых частиц.

В то время как проволочное соединение сохраняет актуальность в производстве электроники, его ограничения в сценариях крупносерийного производства становятся все более очевидными. Технология лазерной сварки, сочетающая в себе скорость, надежность и гибкость, представляет собой будущее промышленных решений для межсоединений – особенно в энергоемких приложениях, таких как аккумуляторные батареи для электромобилей.

Постоянные достижения в лазерной технологии обещают дальнейшее улучшение точности, скорости и экономической эффективности, потенциально революционизируя процессы производства электроники в нескольких секторах.