一、引線鍵合的開發(fā) | Wire Bonding Development

引線鍵合是1950年代在德國(guó)通過偶然的實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)的，隨后發(fā)展成為一種高度受控的過程。如今，它廣泛用于通電互連半導(dǎo)體芯片以封裝引線，磁盤驅(qū)動(dòng)器頭到前置放大器，以及許多其他應(yīng)用，使日常用品變得更小、更“智能"、更高效。

二、什么是引線鍵合？| What is wire bonding?

引線鍵合是一種將一段小直徑的軟金屬線連接到兼容的金屬表面上的方法，無需使用焊料、助焊劑，在某些情況下還使用高于 150 攝氏度的熱量。軟金屬包括金（Au），銅（Cu），銀（Ag），鋁（Al）和合金，如鈀銀（PdAg）等。

有三種類型的引線鍵合：

【1】 熱壓鍵合-Thermocompression Bonding:

涉及使用力、時(shí)間和熱量通過相互擴(kuò)散連接兩種材料的過程。將導(dǎo)線（在某些情況下加熱）以高力壓在熱表面上（在 150 攝氏度或更高）上一段有限的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)粘合。不使用摩擦。該工藝使用金線和金鍵合表面，最初與球鍵合有關(guān)。直到今天，仍然有一些人會(huì)使用“Thermocompression Bonding"作為球鍵合的同義詞，即使它現(xiàn)在使用超聲波摩擦。

【2】熱超聲鍵合-Thermosonic Bonding:

該過程涉及使用力，時(shí)間，超聲波和熱量來連接兩種材料。將電線（在某些情況下加熱）以低力壓在熱表面上（150°C或更低），并在有限的時(shí)間內(nèi)振動(dòng)以實(shí)現(xiàn)粘合。該工藝使用金線和金鍵合表面，最初也與球鍵合有關(guān)，因?yàn)槌暡?span style="padding: 0px; margin: 0px; color: rgb(0, 0, 0);">起初用作鍵合參數(shù)時(shí)，它是通過球鍵合完成的。直到今天，仍然有一些人會(huì)使用“Thermosonic Bonding"作為球鍵合的同義詞，即使它現(xiàn)在也用于楔形鍵合。

（2.1）金球鍵合-Gold Ball Bonding:

之所以如此命名，是因?yàn)樗墙鹁€的鍵合，在初始階段，金線的末端形成一個(gè)球或球體?！跋ɑ?用于制造球。最初，熄火是用明開的氫火焰完成的，氫氣火焰會(huì)向電線的末端旋轉(zhuǎn)并熔化它，在電線的末端形成一個(gè)球體。目前，球是用EFO（電子火焰關(guān)閉）制成的，它會(huì)產(chǎn)生火花來熔化電線的末端。這種粘合過程使用力、時(shí)間、超聲波和熱量來形成粘合。近年來，銅線已開始用于該過程，但設(shè)備必須進(jìn)行修改以防止電線氧化，尤其是在熄火時(shí)形成過程中的球。

（2.2）凸塊粘接或螺柱凸塊-Bump Bonding or Stud Bumping:

這是金球鍵合的變體。在這種形式的引線鍵合中，只有“凸塊"或球被粘合到表面上。沒有導(dǎo)線從個(gè)鍵合延伸。這種鍵合方式用于在芯片上制造金凸塊，這些凸點(diǎn)稍后將被“倒裝芯片"鍵合。凸塊粘接還用于連接平面彼此相距 90 度但觸點(diǎn)靠近的曲面。

（2.3）楔形鍵合-Wedge Bonding:

這種工藝最初只是用鋁線的，不使用熱量來形成鍵合。隨著時(shí)間的推移，熱量被添加到鍵合表面，金線用于金線的熱聲楔形鍵合。這是現(xiàn)在鍵合金線或金帶的常見形式。然而，應(yīng)該注意的是，有些人仍然使用“Wedge Bonding"作為超聲波（如下所述）而不是熱超聲引線鍵合的術(shù)語。無論“Wedge Bonding"的傳統(tǒng)含義如何，熱超聲楔形焊接工藝都使用力、時(shí)間、超聲波和熱量來形成焊接鍵合。

【3】超聲波鍵合-Ultrasonic Bonding:

該過程涉及使用力，時(shí)間和超聲波來連接兩種材料。將線材以低力壓在表面上（在環(huán)境溫度下），并在有限的時(shí)間內(nèi)振動(dòng)以實(shí)現(xiàn)鍵合。這個(gè)過程可以用金、鋁、銅、鈀、銀或鉑線或帶來完成，并粘合相同材料的表面。最初，這種形式的引線鍵合僅使用鋁線完成，因此直到今天仍然有人將“Ultrasonic Bonding"用作鋁線楔形鍵合的同義詞，即使它現(xiàn)在也用于金線楔形鍵合和其他材料。

（3.1）楔形鍵合-Wedge Bonding:

該過程在室溫/環(huán)境溫度下使用力、時(shí)間和超聲波與粘合表面進(jìn)行粘合。雖然最初于鋁鍵合應(yīng)用，但今天還有許多其他材料和合金可以通過超聲波方法鍵合，包括一些曾經(jīng)認(rèn)為只有在加熱時(shí)才有效。

（3.2）釘釘鍵合- Peg Bonding:

該過程在室溫/環(huán)境溫度下使用力、時(shí)間和超聲波與粘合表面進(jìn)行粘合。雖然釘鍵合與楔形鍵合相同，并且可以通過熱聲和超聲波完成，但與前面描述的技術(shù)的主要區(qū)別在于，在釘鍵合機(jī)中，焊絲不是由線切割機(jī)從線軸送入的。在釘子鍵合應(yīng)用中，線或帶（或任何一般導(dǎo)體）要么預(yù)先對(duì)準(zhǔn)鍵合墊，要么手動(dòng)引入要鍵合的鍵合工具（釘子）下。此過程更常見的名稱是TAB（磁帶自動(dòng)粘合）或單點(diǎn)TAB.Hybond為這種類型的粘合命名為Peg，因?yàn)閷⑵涿麨門AB會(huì)導(dǎo)致假設(shè)磁帶進(jìn)給機(jī)制將作為設(shè)備的一部分，而實(shí)際上并非如此。Peg這個(gè)名字也是由Hybond給出的，因?yàn)橛糜谡辰拥墓ぞ咄ǔ？雌饋硐馪eg，就像楔形粘接中使用的工具看起來像楔子一樣。