198-3084-6189李經(jīng)理
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貝爾實驗室曾經(jīng)是世界領先的研發(fā)機構，1957 年發(fā)明了第一臺焊線機。（貝爾實驗室也在 1947 年展示了第一臺晶體管。2016年，諾基亞接管了貝爾實驗室。）
在貝爾實驗室的幫助下，Kulicke & Soffa (K&S) 于 1959 年開發(fā)了第一臺商用引線鍵合機，該系統(tǒng)為采用新型廉價封裝的芯片鋪平了道路。
早期的焊線機是手動系統(tǒng)，用于組裝簡單的雙列直插式封裝 (DIP) 和其他商品。在 DIP 中，芯片位于帶有引線的金屬框架上。鍵合機通過細線將管芯連接到引線。
引線鍵合最初是一項勞動密集型任務。從 1960 年代開始，許多北美芯片制造商開始將其組裝廠從美國轉(zhuǎn)移到亞洲的低成本地區(qū)。需要人工操作員將未粘合的零件移動到粘合機上，然后將它們裝入機器中。
早期，引線鍵合機演變?yōu)閮煞N類型，球鍵合機和楔形鍵合機。最大的市場球焊機用于多種封裝類型，并使用銅、金或銀線。楔形鍵合機用于功率器件。
通常，球焊機由監(jiān)視器、鍵盤、處理器、傳送系統(tǒng)和毛細管單元組成。在球焊機應用中，假設您想在芯片上的焊盤與位于芯片外的單獨引線柱之間形成有線連接。在操作中，線軸被加載到系統(tǒng)中。從線軸上，一根線通過帶有微小空心管的毛細管單元送入。在系統(tǒng)中，會產(chǎn)生火花，將線端熔化并在尖端形成球形。
接下來，鍵合機在將接線從柱沉積到鍵合焊盤的同時進行掃描。然后，在球焊機中，焊盤上的球被機械壓緊以電固定連接。毛細管縮回，完成芯片焊盤和引線之間的導線環(huán)。
接下來，重復高速過程，直到連接了封裝中所需的每個連接。
簡而言之，引線鍵合是一種在封裝中進行互連的低成本方式。但幾年前，由于技術需求的增加，焊線機本應消失。
“早在 1970 年代末和 1980 年代初，人們就在談論先進的封裝擦除引線鍵合，”VLSI Research 首席執(zhí)行官 Dan Hutcheson 說。
從未發(fā)生過。在 1980 年代，自動焊線機的出現(xiàn)幫助簡化了該過程。“如果你考慮引線鍵合，你有這個引線框架，并且引線延伸出來。在芯片所在的焊盤中，這些引線之間有一個空間，”Hutcheson 說?！叭绻闫叽绨l(fā)生變化，也沒關系。您所要做的就是重新編程焊線機?！?/p>
總而言之，引線鍵合很早就開始了?！白畲蟮脑蚴且驗樗阋饲腋`活，”Hutcheson 說?！坝袃杉峦苿恿嗽鲩L。一是包裹總數(shù)。需要粘合的不僅僅是包裝。這也是任何特定年份需要綁定的潛在客戶數(shù)量。”
焊線機用于制造多種封裝類型。每個封裝都有不同數(shù)量的鍵合線，具有不同的線長、環(huán)和間距。間距大于晶圓上的線中心到中心或焊盤中心到中心之間的空間。
K&S 產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān) John Foley 表示：“我們在每次新設備開發(fā)中推動的主要兩項舉措是提高鍵合機的吞吐量并降低其鍵合焊盤間距能力?！霸?2000 年代末期，客戶將焊盤間距降低到 40μm，最近又轉(zhuǎn)向 35μm 焊盤間距。今天，我們的設備能夠?qū)崿F(xiàn) 30μm 的串聯(lián)焊盤間距，盡管大多數(shù)應用還不需要這種能力?！?/p>
如今，在引線鍵合封裝中，主流鍵合焊盤間距范圍為 40μm 至 45μm?！案鶕?jù)該要求，導線直徑穩(wěn)定在 0.7 至 0.8 密耳直徑，具體取決于焊盤間距。隨著我們向 35μm 焊盤間距邁進，將需要 0.6 密耳直徑的導線，”Foley 說。
盡管如此，引線鍵合仍存在一些挑戰(zhàn)。一方面，軟件包變得更加復雜。QP Technologies母公司 Promex的銷售和營銷副總裁 Rosie Medina 表示：“過去，我們粘合了更舊、更笨重的封裝，例如塑料引線芯片載體 (PLCC) 和 DIP 。 ” “改變的是需要更小的焊盤開口、更高的引腳數(shù)/更細的間距和交錯的焊盤——所有這些都適合定制基板和封裝?！?/p>
雖然封裝變得更加復雜，但焊線機本身必須保持領先地位。“對于高產(chǎn)工藝，您需要低循環(huán)。您需要必須在高速（> 25g 的加速度）下均勻形成的小型球形球，” JCET首席技術官 Choon Lee 說。
可靠性是關鍵。銅是鍵合的主流線型，價格便宜且導電率高。但是銅會腐蝕，導致引線鍵合封裝失效。這是由于模塑化合物中存在氯等鹵素。
焊線機供應商已經(jīng)應對了所有這些挑戰(zhàn)。使用價格合理的無鹵素化合物可以防止上述故障模式。
盡管如此，客戶仍需要功能更強大、速度更快的設備。近年來，引線鍵合產(chǎn)量每年大約提高 2%。
吞吐量取決于幾個因素，例如封裝類型和線數(shù)。在低端，LED 可能有 2 到 3 根電線。四方扁平封裝 (QFP) 是一種常見的封裝類型，每個器件的線數(shù)從 50 到 80 不等。
