引线键合——芯片和电路板基板之间的良好连接。 该工艺可以使用最小的空间将 IC（集成电路）应用到IC基板上。

什么是引线键合？

引线键合是利用细金属线，利用热量、压力和超声波能量将金属线与基板焊盘紧密焊接，实现芯片与基板之间的电互连和芯片之间的信息交换的方法。在理想的控制条件下，导线和基板之间会发生电子共享或原子扩散，从而使两种金属之间的键合可以在原子尺度上实现。

虽然不常见，但引线键合可用于将 IC 连接到其他电子设备或从一个印刷电路板 (PCB) 连接到另一个。引线键合通常被认为是最具成本效益和最灵活的互连技术，用于组装大多数半导体封装。如果设计合理，可以在 100 GHz 以上的频率下使用引线键合。

对焊盘的表面和PCB本身有一些新的要求，以便在PCB上不用外壳直接进行芯片连接。焊盘的最佳材料是纯金金属化。表面质量可以在引线键合期间使用超声波功率处理窗口进行测量。结果表明，表面和PCB对超声波和热声键合工艺有相当大的影响。

三种引线键合技术

引线键合的作用是从核心元件引入和输出电气连接。在工业上，通常采用三种打线定位平台技术：热压打线（TC）、楔-楔式超声波打线（US）和热超声波打线（TS）。

热压打线机理

通过加压和加热，使金属丝与焊接区接触面上的原子达到原子重力范围，实现键合。一端为球形，另一端为楔形，常用于金线键合。

超声波键合机理

超声波发生器使切割器产生水平弹性振动，同时施加向下的压力。在两种力的作用下，切割器带动焊丝在焊接区金属表面快速摩擦，使焊丝发生塑性变形并与焊接区紧密接触，完成焊接。它通常用于铝线键合。键合点两端为楔形热超声键合：用于金线和铜线的键合。如果采用超声波能量，粘接时应提供外部热源。

热超声键合的机理

T/S键合是在键合刀的超声波振动、刀的压力和键合面的高温（典型温度为150℃）下，键合线与键合面的键合。

引线键合又可分为两类

对于球焊和楔焊，两个接线点的形状可以相同也可以不同。

球焊

球键合是一种无方向性的过程，即第二次键合位置可以在第一次键合的任意方向。目前，球键合所用的线材几乎是金线，几乎占所有线焊的98%。球键合的方式可以是热压键合或热声键合，比楔形键合快得多。

楔形键合

楔形键合是单向键合，即第二次键合的位置必须在第一个键合点的轴线上，在第一个键合点的后面。当然，也有“s”字形线材的键合。其第二结合点的位置可能不在第一结合点的轴线上，第二结合点的方向仍然受到很大限制。楔焊连接的线材可以是铝线、铜线或金线。楔形键合比球键合慢很多，但它的间距键合能力更小，可以键合带状线。楔形键合通常是室温下的超声波键合，或热压，或热声键合。楔形键合的优点包括焊盘间距窄、线弧低、线长可控和低温键合。

特点及应用范围

低成本、高可靠性、高输出的特点使WB成为芯片互连的主要工艺方法，用于以下封装：

陶瓷和塑料 BGA、SCP 和 MCP 陶瓷和塑料 QFP 芯片尺寸封装 (CSP)。

金线键合

键合线的种类

作为一个产品家族，引线键合线是半导体封装的关键材料之一。它的作用是实现半导体芯片与引脚之间的电连接，起到芯片与外界之间电流进出口的作用。目前键合线主要有金线、铜线、铝线、银线、贵金属/贱金属复合线等。铝线和铜线主要用于中低档电路，贵金属线占中高档产品总量的80%以上。

键合线的选择依据

1） 良好的粘合特性与以下因素有关，

a.结合丝焊点的电阻和在芯片和晶片中所占的空间

b.焊接所需的间隙

c.单位体积的电导率

d.延展性、化学性能、耐腐蚀性

2)用于粘接的粘接合金丝应具有以下特点:

a.尺寸精度高且均匀，不弯曲

b.表面光滑干净，无污染和疤痕

c.具有规定的断裂力和伸长率

d. 焊接时焊缝处无波纹

e. 球焊时，熔球的圆度要高

键合合金金线

广泛用于热压和热声焊接。线材表面应光滑、清洁，以保证强度，防止线材堵塞。纯金具有良好的抗拉强度和延展性。高纯金太软了。通常，添加约 5-10 ppm be 或 30-100 ppm Cu。掺杂的线强度一般比掺杂Cu的高10-20%。

粘接铝线

1、纯铝太软，不能拉成丝。一般添加1%Si或1%Mg以提高强度。

2、室温下，1%的Si超过在铝中的溶解度，导致Si偏析。偏析的大小和数量取决于冷却程度。太慢的冷却导致更多的Si颗粒。Si粒径影响丝线的塑性，第二相是疲劳开裂的潜在位置。

3、铝线掺1%镁的强度与掺1%硅的强度相当。

4、疲劳强度较好，因为镁在铝中的平衡溶解度为2%，所以没有第二相析出。

键合铜线

1、最近，人们开始关注铜线在IC键合中的应用。

2、价格便宜，资源充足。

3、在塑料包装中具有很强的抗波动能力（在垂直长度方向的平面内晃动）。

4.主要问题是粘合。

5、比金、铝更硬，造成弹坑，损坏金属焊接区。

6、因易氧化，应在保护气氛中粘接。

带状线楔焊

1) 剥线的横截面是矩形的。标准剥线尺寸范围为 6.3um×10.7y 到 50.8μm×508μm。由于制造商在制造电线的过程中采用的工艺方法不同，微量元素的含量不同，各种电线的物理性能也不同。因此，在使用这些线材进行键合时，应根据不同的线材选择不同的键合参数，使产品质量符合工艺要求。

2）剥线楔焊键合工艺如下

1. 带状线从键合刀端部伸出，键合机降低键合头高度，使键合刀与第一键合位置表面接触，进行第一键合点操作。

2.第一次键合完成后，打开夹具，向后移动一个尾线距离。

3.键合机键合头上升，切割刀上升至弧高位置。

4.键合机水平移动焊头，使切割器移动到第二键合位置上方，降低焊头高度，使切割器接触第二键合表面。此时，线夹闭合并粘合。

5、二次键合后，线夹后退，断线。

6. 将夹具向前移动（移动距离=尾线长度+键合点长度），从切线器末端送出分段线（切线器突出的部分为下一次键合的尾线，其长度可以调整或设置）。

3）圆线楔和带状线楔有两种不同的拉线方式。线夹拉线和工作台拉线。键合机（手动或自动键合机）可以使用其中一种拉线模式，有些键合机可以在两种拉线模式之间切换。

1.线夹拉线

在带线夹拉线的机器结构中，线夹安装在剪线钳后面。在第二次键合问题后，线夹向后移动并断线。这是最常见的过程，并且非常可靠，因为在夹线和拉线过程中，切割器仍然停在第二个键合点，使夹具很容易拉线。拉线时，线带在焊点根部被拉断，因为该位置的线材截面积最小（在焊线时，焊点跟部的线带被挤压变形以减小横截面积。

标准线夹端面采用蓝宝石或精密抛光金属制成，避免损坏线材表面。对于钢丝带，夹具的端面采用陶瓷或略粗糙的材料制成，以便在拉线时更好地夹住钢丝。这对于横截面积较大的电线非常重要。

对于30°送丝角的键合机，键合线在穿过夹具和切割器孔后仍保持30°。这时夹子的位置是最理想的，不允许增加夹子和切割器之间的间隙，以利于深腔封装电路的键合。如果增加这个问题，在送丝过程中夹子和切割器之间的线会弯曲或切割器孔被堵塞，然后会出现尾线长度一致性、弧度高度一致性和断线的问题。一般来说，键合点的尾线长度只有12.7m左右。尾线在夹紧和送出的过程中，任何轻微的堵塞都可能导致尾线长度不合适。用于深腔密封电路的粘接，

2.工作台拉线

有的封装中，封装的胶体较深，或者二次键合后面还有其他部分，或者其他一些原因会阻碍线夹的拉线。所以不能用线夹来断线，而需要用工作台来断线。工作台拉线和线夹拉线的区别在于工作台移动而线夹不动，线夹只是在拉线位置处于开合状态，在工作台拉线过程中，当第二次键合完成时，键合刀略微上升离开键合面（此时夹具打开）

机器的XY工作台向键合线的反方向移动（在非旋转键合头键合机中拉线时，XY工作台只在Y方向移动），拉出一段线（作为尾部线），然后合上夹具，工作台继续移动，在最薄弱的点，即第二个键合点的根部拉断键合线。

对于高频应用，带线键合是一种更好的方法，在很多方面甚至优于圆线，但仍然存在一些问题。在使用中，IC封装结构将决定是使用线夹还是工作台。需要对丝带键合切割器、丝带和键合参数进行测试，以找出最佳的切割器尺寸和丝带规格和键合参数。