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造成不适当的尾丝长度问题，对于深腔体封装电路的键合，可以使用38°、45°和60°送线结构的键合机。

3.3.2 工作台扯丝

在有一些封装中，由于封装的胶体较深，或由于在第二键合的后面有其他零件，或由于其他一些原因会妨碍线夹扯线。于是就不能采用线夹来断丝，而需要采用工作台来断丝，工作台扯丝和线夹扯丝的区别在于工作台扯丝时工作台移动而线夹不移动，线夹只处于打开和闭合状态，在工作台扯丝工艺中，当第二键合完成后，键合劈刀稍微升高一些以离开键合表面（此时线夹是打开的）。机器的X-Y工作台沿着与键合引线相反的方向移动（在非旋转键合头键合机中，扯线时X-Y工作台只是沿Y方向移动），拉出一段引线（作为下一根引线第一键合点的尾丝），然后线夹闭合，工作台继续移动，键合引线在最弱处，即第二键合点的根部被拉断。

黄金规则1规定：对于任何楔焊键合机（带状引线或圆形引线），线夹到劈刀孔或缝的距离越小，尾丝、弧线和扯线控制就越好。有一些机器采用垂直送线结构，使用的劈刀为垂直楔焊键合劈刀，这类似于球焊键合的毛细管劈刀，在这种情况下，引线带从上面垂直穿过劈刀的中心，穿过劈刀端部的送线小缝（象标准的引线带键合劈刀一样）。在这种机器中，线夹被安装在劈刀的上面，因而不会受到任何（键合时劈刀周围元件、外壳等情况）影响。然而，在这种结构的机器中，存在由于线夹到劈刀端部送线小缝间距离较大（它比劈刀的长度还长）而产生的问题，这就违反了黄金规则，会引起尾丝控制问题。

3.4 带状引线楔焊键合劈刀

碳化钨是最好的材料，但碳化钨只适合于铝引线带的键合，选择这种材料是由于它们具有不容易与键合引线/引线带形成键合且容易制造，以及耐磨损，有一些劈刀制造厂家在劈刀端部使用了一些其他的材料，如锇等，以加长其工作寿命和实现更好的超声能量转换，工艺工程师们仍将进一步深入地对这类劈刀的每一种专用性质进行分析，由于锇劈刀比标准的碳化钨要昂贵，这类劈刀的实用价值还有待证实。

劈刀直径：劈刀的直径与使用机器换能器的变幅杆有关，大多数劈刀的直径是1.5875mm，一些机器使用3.175mm劈刀。

劈刀长度：一般使用劈刀的长度有11.1mm、15.875mm、19.05mm、21.0mm和27.38mm。劈刀的长度对超声变幅杆的设计及超声波长的选择是非常关键的。

劈刀的平直面：劈刀的平直面一般是在劈刀的前面，用于劈刀的安装定位，它与换能器的设计有关，大多数机器都是用螺钉从前面把劈刀固定在换能器的变幅杆上，固定时劈刀的平直面朝前。也有一些设计者把劈刀的平直面设计在劈刀的背面。

劈刀的脚：劈刀的下端头和劈刀的底部是最关键的，因为它是产生键合的部位。劈刀的下端头又被称作"脚"，它的前面是脚尖，后面是脚跟。劈刀的脚尖和脚跟的半径很关键，脚跟必须有相对较大的半径，以防止在第一键合点的根部产生裂纹；但在第二键合点后的扯线又需要它的半径要小一些，以利用扯线。脚尖的半径也要足够大且光滑，以利于送线。

劈刀底部结构：对于带状引线，最好使用在底部和送线小缝间开有凹槽的劈刀，黄金规则2规定：劈刀底部在引线带送线方向上要有一个"十字形槽"，这个凹槽给出了一些间隙，使在劈刀升高拉弧时不会在第一键合点的脚跟弯曲处引起裂纹。

4 结束语

对于高频应用来说，带状引线键合是一种更好的方法，甚至在许多方面都超过了圆形引线，但也还存在一些问题，在使用中，封装结构将决定是采用线夹断丝还是采用工作台断丝。引线带键合劈刀、引线带、键合参数等都需要试验，以便于找出最佳的劈刀尺寸、引线带规格和键合参数。