En el ámbito de la fabricación de dispositivos electrónicos, la soldadura por hilo ha servido durante mucho tiempo como una tecnología de interconexión crítica, que permite las conexiones eléctricas entre componentes a través de finos hilos metálicos. Este proceso, que utiliza calor, presión o energía ultrasónica para crear conexiones precisas en almohadillas designadas, encuentra aplicaciones en la industria aeroespacial, semiconductores, células solares, microelectrónica y, especialmente, en la industria de baterías para vehículos eléctricos (VE), que está en rápido crecimiento.

La soldadura por hilo abarca varias metodologías adaptadas a diferentes requisitos y materiales. Las principales técnicas incluyen:

Estos dos métodos predominantes difieren en la forma del extremo del hilo y el enfoque de conexión. La soldadura por bola forma extremos de hilo esféricos que se adhieren verticalmente a las almohadillas mediante termocompresión o vibración ultrasónica, ideal para interconexiones de alta densidad. La soldadura por cuña crea conexiones anguladas, preferidas para aplicaciones que exigen una resistencia superior.

Esta técnica emplea vibraciones mecánicas de alta frecuencia para crear uniones metalúrgicas sin calor excesivo. Una herramienta especializada llamada sonotrodo transmite energía ultrasónica mientras aplica presión, lo que permite la difusión atómica entre el hilo y los materiales de la almohadilla. Su funcionamiento a baja temperatura lo hace adecuado para componentes sensibles al calor.

Basado en calor y presión simultáneos, este método facilita la difusión atómica entre materiales. Si bien produce conexiones robustas, requiere un control preciso de la temperatura y funciona mejor con materiales térmicamente estables como el oro y el aluminio.

Combinando energía térmica y ultrasónica, este enfoque híbrido reduce la resistencia a la tracción del hilo mediante el calentamiento, mientras que las vibraciones ultrasónicas mejoran la difusión atómica. Ofrece versatilidad en varias combinaciones de materiales.

La selección de materiales impacta significativamente en el rendimiento:

• Cobre: Rentable con excelente conductividad, aunque requiere tratamientos antioxidantes
• Oro: Químicamente estable y confiable, pero caro – reservado para aplicaciones críticas
• Plata: Conductividad y reflectividad superiores, aunque propenso a la electromigración
• Aluminio: Resistente a la corrosión y ligero, pero mecánicamente más débil

A medida que aumentan las demandas de producción, particularmente en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos, donde se requieren cientos de interconexiones por paquete de baterías, la soldadura por láser emerge como una solución superior. Esta tecnología ofrece distintas ventajas:

• Productividad mejorada: El proceso sin contacto con tiempos de ciclo más rápidos reduce la huella del equipo
• Integridad superior de la unión: Las uniones metalúrgicas proporcionan mayor resistencia mecánica y fiabilidad eléctrica
• Control térmico de precisión: Las zonas mínimas afectadas por el calor protegen los componentes sensibles
• Flexibilidad del proceso: Las trayectorias de soldadura programables se adaptan a geometrías complejas
• Costos operativos reducidos: Elimina los consumibles y simplifica el mantenimiento

Tanto la soldadura por hilo como la soldadura por láser exigen superficies prístinas. Los contaminantes como los óxidos o los residuos orgánicos comprometen la calidad de la conexión. Compiten dos métodos de limpieza principales:

Utiliza especies de plasma reactivas para eliminar químicamente los contaminantes, aunque genera una cantidad significativa de partículas que requieren sistemas de filtración extensos.

Ofrece una precisión superior a través de la ablación láser controlada, minimizando la eliminación de material y reduciendo los requisitos de mantenimiento asociados con la generación de partículas.

Si bien la soldadura por hilo mantiene su relevancia en la fabricación de productos electrónicos, sus limitaciones en escenarios de producción de alto volumen se vuelven cada vez más evidentes. La tecnología de soldadura por láser, con su combinación de velocidad, fiabilidad y flexibilidad, representa el futuro de las soluciones de interconexión industrial, particularmente en aplicaciones de alto consumo energético como las baterías para vehículos eléctricos.

Los continuos avances en la tecnología láser prometen mejoras adicionales en precisión, velocidad y rentabilidad, lo que podría revolucionar los procesos de fabricación electrónica en múltiples sectores.