引线带楔焊键合技术.doc

引线带楔焊键合技术
【来源:《电子与封装》】【作者:中电科技集团公司第58研究所郭大琪】
1引言
在一般的引线键合中，使用的引线的截面都是圆形的，这主要是因为圆形截面的引线容易拉制，键合时引线送线的阻力较小，也便于送线。但是，在高频情况下，特别是在光电器件的组装中，考虑到高频电流的集肤效应（电流向导体的表面集中），为了提高（或保持）键合引线的导电能力，这就需要增加键合引线横截面的周长。因此，在这类器件中，人们就考虑到用长方形截面引线代替圆形截面引线来进行键合，但在使用带状引线进行键合时，键合引线的方向不可能是任意的，因此一般不使用球焊技术来进行键合，而使用楔焊键合技术来进行键合，于是，就出现了引线带楔焊键合，目前，由于光电器件组装量的增加，引线带楔焊键合的应用也就会越来越广泛。2楔焊键合和球焊键合
引线键合最早出现在1947年现在，它已经发展成为一个完整的、成熟的生产工艺。引线键合主要有三种形式：热压（TC）、超声（US）和热声（T/S）。热压键合是键合引线在键合劈刀的压力和在高温键合表面（>250℃）下产生形变而使键合引线与被键合的表面黏附在一起形成的键合；US键合是键合引线在键合劈刀的超声频振动和劈刀的压力下产生形变而使键合引线与被键合表面黏附在一起形成的键合：T/S键合是键合引线在键合劈刀的超声频振动、劈刀的压力以及键合表面较高温度（典型温度是150℃）下而使键合引线和被键合表面黏附在一起形成的键合。
引线键合又可分成两大类：球焊键合和楔焊键合。
（1）球焊键合
球焊键合属无方向性的工艺，即第二键合位置可以在第一键合的任一方向上，目前，球焊键合使用的引线几乎是金引线，并且差不多占全部引线键合的98%，球焊键合的方式可以是热压键合或热声键合，它比楔焊键合要快得多。
（3）楔焊键合
楔焊键合是一个单一方向键合，即第二键合的位置必须在第一键合点的轴线上，并且在第一键合点的后面，当然，也有"S"形引线的键合，它的第二键合点的位置可以不在第一键合点的轴线上，第二键合点的方向仍然受到很大的限制，楔焊键合的引线可以是铝引线、铜引线或金引线。楔焊键合比球焊键合要慢得多，但它具有更小间距键合能力，并且可以键合带状引线，楔焊键合通常是在室温环境下的超声键合，也可以是热压或热声键合，楔焊键合得优点包括：焊盘间距窄、引线弧线低、引线长度可控以及可以进行低温键合。
3带状引线楔焊键合
3.1带状引线
带状引线的横截面是矩形。标准的带状引线的尺寸范围是6.3μm×10.7μm到50.8μm×508μm。由于制造商在制造引线过程中采用的工艺方法不同，掺入微量元素的量不同，各种引线的物理特性就有差别，因此，在使用这些引线进行键合时，应根据不同的引线选用不同的键合参数，以使产品的质量符合工艺要求。
3.2带状引线楔焊键合过程
带状引线楔焊键合工艺键合过程如下：
（1）带状引线伸出键合劈刀端部，键合机降低键合头高度，使劈刀与第一键合位置的表面接触，进行第一键合点操作；
（2）第一键合完成后，线夹打开并向后移动一个尾丝距离；
（3）键合机键合头升高，劈刀上升到弧线高度位置；（4）键合机水平移动焊头使劈刀移动到第二键合位置的上方，降低焊头高度，使劈刀与第二键合的表面接触，此时线夹闭合，并进行键合；
（5）第二键合完成后，线夹向后移动，扯断引线；
（6）线夹向前移动（移动距离=尾丝长度+键合点长度），从劈刀的端部送出一段引线（伸出劈刀的部分是下一次键合的尾丝，其长度可调或设定）。3.3键合扯线
带状引线和圆形引线楔焊键合机都有两种不同的扯线方式：线夹扯线和工作台扯线。键合机（手动或自动键合机）可以使用其中一种扯线方式，有些键合机可以在这两种扯线方式中转换。
3.3.1线夹扯线
在用线夹扯线的机器结构中，线夹安装在键合劈刀的后面，在第二键合问题后线夹向后移动，扯断引线。这是最通用的工艺，并且很可靠，因为在线夹扯线期间，劈刀仍然停止在第二键合点上，使线夹容易扯断引线。在扯线时，引线带在键合点的根部被拉断，这是由于在这个位置引线的横截面积最小（键合时，键合点跟部引线带被挤压变形使截面积变小）。
标准线夹的端部表面是用蓝宝石或精密抛光金属制成的，以避免损伤引线表面，对于引线带，线夹端部表面采用的是陶瓷或稍微粗糙一些的材料制成的，为的是在扯线期间能够更好地夹住引线，对截面积大的引线，这点非常关键。对于30°送线角度的键合机，键合引线在穿过线夹和劈刀孔后仍然保持30°，这时线夹的位置是最理想的，并且不允许将线夹与劈刀间的间隙调大，以便于深腔体封装电路的键合，如果将这个问题调大，线夹在送线时会引起线夹和劈刀间的引线弯曲或是劈刀孔堵塞，进而导致尾丝长度一致性、弧度高度一致性和断丝的问题，一般来说，键合点的尾丝长度只有12.7μm左右，在线夹送出尾丝的过程中，任何微小的堵塞都可能