什么是接线技术？

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接线 键合是在半导体晶粒和封装之间建立电气和机械连接或连接模块内部部件的主要方法。该工艺是现代微电子技术的核心，键合工艺的选择会影响成品率、可靠性和成本。通俗地说，它是将芯片上的小焊盘与载体上的大焊盘连接起来，以便 芯片 可以与外界连接。键合既是电气通路，也是机械锚。芯片在不断缩小，功率器件中的电流在不断增加，因此键合需要精确、可重复和牢固。本指南介绍了常见的键合方式、所用材料、工艺原理、故障原因、键合测试方法、简单的设计规则以及行业发展方向。

比较：焊线与倒装芯片

特点	导线绑定	倒装芯片
概述	一种成熟且广泛使用的互连方法。它使用由金、铝或铜制成的细线将芯片焊盘与封装引线连接起来，或将封装引线与芯片焊盘连接起来。 PCB 焊盘.	一种较新的封装方法是将芯片翻转并直接连接到 印刷电路板基板 通过微小的焊接凸点，形成短而直接的路径。
粘合方式	– 球粘合:在导线顶端形成一个小球，并用热和力将其粘合，然后将另一端连接到引线框架或导线架上。 PCB 接触点. – 楔形粘接:使用压力和超声波能量而不形成球体，通常在室温下进行，适用于铝线上。 PCB 焊盘.	– 焊接凸点:使用电镀、蒸发或丝网印刷等方法制作。 - 凸块将芯片直接连接到 印刷电路板基板既是电气接头，又是机械接头。
流程步骤	1.准备基质和 PCB 表面. 2.放置并校准模具。 3.形成第一个和第二个结合点（球形或楔形）。 4.修剪金属丝，塑造环形。 5.必要时添加封装，以保护芯片和 PCB 连接.	1.在芯片焊盘上形成焊接凸点。 2.翻转芯片并将其与 印刷电路板基板. 3.加热回流焊，制作焊点。 4.涂上底层填充物，以加强芯片与底层填充物之间的粘接。 多氯联苯.
优势	- 成本低，工艺成熟，具有 基于 PCB 的包装. - 适用于多种封装类型和芯片尺寸。 - 设计易于更改，可快速制作原型 PCB 组件. - 大批量生产的可靠性	- 高输入/输出密度，更短的互联线路可连接至 PCB 焊盘. - 更好的电气和散热性能。 - 节省紧凑型空间 PCB 布局. - 支持先进的 3D 包装集成。
挑战	- 与倒装芯片相比，单位面积的 I/O 数量更少 多氯联苯. - 较长的导线会增加电阻和电容，从而影响 PCB 性能. - 边缘垫片需要更大的模具面积。 - 射频和超高速用途有限。	- 对于 PCB 组装. - 与 印刷电路板基板 必须准确无误。 - 模具和 PCB 之间的热应力会缩短使用寿命。 - 成品更难维修或返工 PCB 板.

什么是导线绑定及其重要性

导线连接 芯片的 导线通常是细金属线，尺寸从几微米到几百微米不等，具体取决于用途。导线通常是细金属线，尺寸从几微米到几百微米不等，具体取决于用途。它可以是环形、直形或带状。连接线必须具有低电阻、良好的机械强度，并能在热循环和振动中稳定工作。在使用过程中，它还必须经得起成型、焊接和加热等后期步骤。

从简单的 DIP 到复杂的 BGA 和多芯片模块等多种封装类型，线键合都具有灵活性且成本低廉，因此许多工程师都选择线键合。它可以处理多种间距，适用于混合信号芯片，而且是业界团队熟知的工艺。倒装芯片可以提供更短的链路和更好的射频或热路径，但通常成本较高，或需要在上游进行更改。对于许多产品来说，焊线仍然是成本和性能的最佳平衡点。

这一步很重要，因为它是设计与实际工艺的结合点。制作精良的焊盘和稳定的工艺可延长焊盘的使用寿命。材料、回路形状或机器设置方面的错误选择会造成早期故障或日后显现的隐藏缺陷。在功率器件中，薄弱的接合会导致发热甚至完全失效。在消费类芯片中，它会导致随机误差或提前退货。在汽车和航空航天领域，粘接工艺是获得批准和安全使用的关键。

粘接方法和材料

球粘接

滚珠粘合是金线和许多铜线最常用的方法。该工艺的第一步是在线头形成一个小球，通常是通过火花或火焰。一种名为毛细管的工具将小球压到模垫上。在粘合面被加热到中温的同时，超声波能量和力也被加入。热量和振动的混合产生了类似焊接的接缝。然后将金属丝移到基板垫或引线框架上，通过将金属丝压入到位并增加能量，形成第二次接合。滚珠键合技术之所以受欢迎，是因为它能在柔软的焊盘上形成牢固的第一道键合，而且还能实现精细间距。

楔形粘接

楔形键合使用楔形工具，常用于铝线和一些铜线。楔形工具通过剪切、超声波能量和一些热量滑动并粘合金属丝。楔形键合可进行反向键合和缝合键合。楔形键合对于细间距来说非常灵活，在键合回路必须牢固的电源和射频封装中非常有用。

色带粘接

带状键合使用扁平的带状导线，具有极低的电感和电阻。带状键合可使用楔形工具，在需要大电流或良好热路径时使用。它在小间距中灵活性较差，但在电源模块和线对板链接中很常见。

工艺和键合的形成

键是由原子在表面混合形成的。薄薄的氧化物或污垢会阻挡它。超声波能擦洗表面，热能加速原子混合。力使其紧密接触。适当的平衡可形成均匀的薄层和牢固的连接。过多的热量会产生厚而脆的层。过大的力会伤害焊盘。控制不当会使接合处看起来很好，但在循环或冲击后会失效。

在真正的工厂中，大部分工作都由机器完成。焊线机通过视觉来移动模具和工具。机器进行第一次接合，设定线圈形状，然后进行第二次接合并切割线材。机器记录设置，以便工程师检查更改。配方包括线材类型和尺寸、接合时间、功率、力、热量和接合尺寸。工程师经常进行拉力和剪切力测试，以检查稳定性。

质量、测试和可靠性

如何检查质量

粘合剂必须能承受电流并能长期使用。质量通过拉力测试、剪切测试、目视检查和应力测试进行检验。拉力测试拉至导线断裂并记录拉力。剪切测试切割粘合球并记录力。这些都是对粘合强度和工艺漂移的快速检查。

常见故障模式

典型的故障是垫片脱落；脚跟裂纹，即电线在脚部附近断裂；电线层过厚、过脆；以及在严酷的使用环境中受到腐蚀。对于铜线而言，腐蚀和线层增厚是主要风险，因此工厂可能会使用气体控制、特殊工具或密封剂。

压力测试

压力测试也很关键。热循环会对芯片、导线和封装造成压力。反复循环会产生裂缝、翘起或增生，从而削弱接缝。如果封装密封不严，湿气会腐蚀粘合剂，主要是铜。振动和冲击测试环路设计和锚。对于汽车或航空航天，需要进行成套应力测试以证明质量。

设计规则和最佳实践

焊盘金属、尺寸和布局决定了结果。设计人员应选择与导线相匹配的金属：铝焊盘适用于金线或铝线，阻挡层适用于铜线。焊盘必须足够大，以满足键脚的需要。线圈的高度和形状是设计的一部分。低线圈可能会短路，高线圈可能会裂开。导线路径应避免急弯，并远离模具压力。

设计还必须符合电流和热量需求。如果电流较大，则可能需要导线尺寸或多根导线。对于电源，则需要使用带状导线或多条导线。对于 射频必须根据信号需要设置环路长度和形状。

未来方向

接线的未来在于金属、机器和新型封装。铜的使用将会增加，因为它成本更低，处理的电流更大，但它需要仔细加工和空气控制。更好的工具可以减少磨损和氧化。生产线上更多的传感器能让工厂更快地发现偏移。对于非常精细的间距，线键合与倒装芯片、通孔和晶圆级封装相结合。激光键合和混合键合出现在利基领域。

常见问题