引线键合是一种微电子互连技术，用于使用非常细的导线将硅芯片（或芯片）电连接到半导体封装的引线。由于其成本效益、灵活性和精度，它是芯片级封装中使用最广泛的方法。
引线键合背后的科学的核心是利用压力、热量，有时还结合超声波能量，在导线（通常是金、铝或铜）和键合焊盘之间创建冶金焊缝。
这些焊缝形成坚固、低电阻的电气连接，对于半导体器件的性能和可靠性至关重要。
引线键合是几乎所有半导体产品制造的核心。它用于消费电子产品（智能手机、笔记本电脑）、汽车电子（ECU、传感器）、医疗设备（植入式芯片）、军事系统和航空航天电子产品，在这些领域，在振动和温度变化下的耐用性至关重要。
在起搏器或卫星组件等高可靠性应用中，铝楔形粘合通常是首选，因为它具有卓越的长期粘合稳定性和耐腐蚀性。
球键合使用导线尖端的小球形焊缝来建立连接，通常使用金线。该过程涉及使用热声波能量加热和压缩电线，产生适合高速信号的牢固键合。
楔形粘合使用扁平的楔形工具，通常在较低温度下进行，特别是使用铝线。它通常用于热稳定性和机械稳定性至关重要的功率器件和航空航天电子设备。
该技术仅使用热量和压力（无超声波能量）来形成键。它通常用于超声波可能损坏芯片的环境，例如精密的 MEMS 结构或光学传感器。
金线（直径通常为 25-50 微米）具有优异的导电性、耐腐蚀性和粘合能力。尽管成本较高，但它们被广泛用于高可靠性和高频应用。
铝线更具成本效益，是楔形粘合的理想选择。由于其热和电性能，它们在电力电子中是首选，尽管它们需要与铝兼容的焊盘以防止金属间化合物生长。
铜线具有优异的导电性，由于节省成本，越来越多地用于大规模生产。然而，铜更硬，在粘合过程中需要更严格的过程控制和更好的清洁度。
引线键合是使用配备精密平台、毛细管或楔形工具、加热器和超声波发生器的自动或半自动引线键合机进行的。
毛细管工具：用于球粘接;尖端上的孔控制线径和键合位置。
楔形工具：用于楔形粘接;以线性路径施加力以形成键。
粘合力、超声波能量和温度控制： 必须精确调整这些参数，以确保跨设备一致的粘合质量。
当导线未能形成牢固的冶金连接时，就会发生这种情况。原因包括粘接垫受污染或超声波能量不足。光学检查和拉力测试有助于及早发现此缺陷。
These micro-cracks at the bend of the wire loop may lead to wire breakage over time. They usually result from excessive looping tension and are detected using SEM imaging or X-ray inspections.
These are bonding failures where the ball does not adhere to the pad, often due to improper cleaning or oxide build-up. Regular maintenance and plasma cleaning can mitigate this risk.
计量对于验证粘结完整性、对齐性和可重复性至关重要。在 View Micro-Metrology，我们提供非接触式光学检测系统和 3D 轮廓测量，以测量微米级的环路高度、导线角度和焊盘精度。
例如，环路轮廓控制在高频设备中至关重要，因为信号反射可能会受到环路高度变化的影响。实时计量确保每个键都符合所需的几何和电气标准。
引线键合在 3D 空间中使用导线连接焊盘，而倒装芯片键合则使用凸块将芯片焊盘直接连接到基板，从而提供更短的互连路径和更高的频率性能。
引线键合更便宜、更易于检查，并且更灵活，适用于中小批量生产。倒装芯片在现代处理器和高端射频器件等紧凑、高速设计中是首选，但需要更复杂的底部填充和回流焊工艺。
半导体封装可以保护硅芯片免受环境因素的影响，并提供与外部电路连接的接口。引线键合是一种二级互连方法，在芯片安装到基板或引线框架上后使用。
它将芯片的微小内部电路桥接到更大的 PCB 走线或外部引脚，使其成为 QFN、BGA 和 SOP 封装技术中的重要阶段。
引线键合需要超洁净的环境，以防止污染、氧化物形成和静电损坏。洁净室条件（10-1000 级）以及适当的湿度和颗粒控制对于一致的粘合性能至关重要。
静电放电会损坏敏感设备，而空气中的颗粒可能会干扰电线放置或粘合质量。防静电地板、过滤空气系统和受控离子发生器是引线键合实验室的标准配置。
线环的形状和高度会影响信号完整性、抗热应力性和机械稳定性。在高速或射频电路中，不一致的环路可能会导致不必要的信号反射或电感问题。
精密键合系统使用可编程环路轮廓来保持严格的公差，尤其是在多层设备中。例如，在智能手机射频模块中，环路一致性确保即使在机械冲击下也能保持稳定的性能。
在 ViewMicro-Metrology，我们专注于精密计量工具，旨在检查、分析和控制引线键合过程的各个方面。我们的系统在全球半导体厂、医疗设备制造商和汽车电子工厂中使用，提供高分辨率、高速的检测，而不会损坏精密的电线或芯片。
无论您是在处理射频模块中的金球键合还是功率半导体中的楔形键合，我们的解决方案都能确保准确性、可重复性和全过程可追溯性。
引线键合仍然是现代电子组装的基石，提供灵活性、久经考验的可靠性和成本效益。从了解键合科学到使用精密计量确保生产完整性，每个阶段对于生产坚固的微电子器件都很重要。