Was ist Wedge Bonding?

Bei der Keilverbindung handelt es sich um einen automatisierten Prozess zum Verbinden von Patchkabeln 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 an der Komponente und einer Leiterplatte verbunden. Das Gerät zur Stromversorgung des Verbindungskabels und zur Übertragung von Druck und Energie auf die Gelenke ist ein flaches, keilförmiges Bauteil, das den Gelenken ihre charakteristische Form und dem Verfahren seinen Namen verleiht. Bei der Keilverbindung werden normalerweise Drähte aus Gold oder einer Aluminiumlegierung verwendet und es können Aluminiumdrähte bei Raumtemperatur mit U/S-Energie oder Goldlegierungsdrähte mit T/S-Energie verbunden werden. Im Vergleich zu anderen Verfahren wie dem Kugelfügen weist die Keilverbindung die Nachteile geringerer Produktionsgeschwindigkeiten und Einschränkungen im Bereich der Winkelflexibilität zwischen Bauteil- und Leiterplattenverbindungen auf.

Einer der wichtigsten Schritte beim PCB-Aufbau ist das Verbinden der Vielzahl von Komponentenanschlüssen mit ihren entsprechenden Schaltungspunkten auf dem PCB-Substrat. Die Verbindungen müssen gut ausgeführt sein, um die Integrität des Stromkreises zu gewährleisten; Auch die physischen Anschlussdrähte sollten so verlegt werden, dass sie möglichst wenig Platz beanspruchen. All dies wird typischerweise im nahezu mikroskopischen Maßstab durch hochentwickelte und präzise automatisierte Maschinen durchgeführt. Das Keilfügen ist eines der beiden gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen. das andere ist die Vereinigung von Kugeln.

Der Fügekopf bei Keilfügemaschinen ist eine flache Platte, die an der unteren Rückseite mit einer Zuführöffnung und an der unteren Vorderkante mit einem keilförmigen Druckschuh ausgestattet ist. Das Anschlusskabel wird durch das Loch auf der Rückseite der Platine geführt und mit dem Keil zusammengedrückt und verklebt. Die Verbindung entsteht durch eine Kombination aus Druck, der durch den Keilschuh ausgeübt wird, und Ultraschall- oder Thermoschallenergie. U/S-Energie ist eine lokalisierte Konzentration hochfrequenter akustischer Schwingungen, die eine dauerhafte Verbindung bewirkt und hauptsächlich für Aluminium-Patchkabel verwendet wird. T/S-Energie ist eine Kombination aus Ultraschall und konventioneller Wärmeenergie, die Drähte aus Goldlegierungen verbindet.

Der Shim-Bonding-Prozess ist ein mehrstufiger Prozess, der damit beginnt, dass der Shim über den Komponentenanschluss läuft. Sobald der Anschlussdruck anliegt, wird U/S- oder T/S-Strom angelegt, um den Draht zu verbinden. Anschließend wird der Keil auf eine vorgegebene Höhe angehoben und kehrt in die Endposition der Leiterplatte zurück. Durch diese gleichzeitige Hebe- und Rückziehbewegung wird genügend Draht durch den Keil gezogen, um eine ordnungsgemäße Drahtschleife oder einen Drahtbogen zwischen der Komponente und der Leiterplatte zu bilden. Der Keil wird dann abgesenkt und befestigt den Stecker an der Leiterplatte.

Sobald das PCB-Bonding abgeschlossen ist, hebt sich der Keil und schneidet gleichzeitig den Draht ab, bevor er zum nächsten Anschlusssatz übergeht. Die Keilverbindung ist etwas langsamer als das alternative Kugelgelenkverfahren und kann normalerweise nur Steckverbinder verbinden, die sich in einer geraden Linie zwischen der Komponente und den Leiterplattenanschlüssen bewegen. Es erzeugt jedoch einen kleineren „Fußabdruck“ der Verbindung und eignet sich daher für die Verbindung eng beieinander liegender Anschlüsse.

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