198-3084-6189李經(jīng)理
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1 引言
在一般的引線鍵合中，使用的引線的截面都是圓形的，這主要是因為圓形截面的引線容易拉制，鍵合時引線送線的阻力較小，也便于送線。但是，在高頻情況下，特別是在光電器件的組裝中，考慮到高頻電流的集膚效應（電流向導體的表面集中），為了提高（或保持）鍵合引線的導電能力，這就需要增加鍵合引線橫截面的周長。因此，在這類器件中，人們就考慮到用長方形截面引線代替圓形截面引線來進行鍵合，但在使用帶狀引線進行鍵合時，鍵合引線的方向不可能是任意的，因此一般不使用球焊技術來進行鍵合，而使用楔焊鍵合技術來進行鍵合，于是，就出現(xiàn)了引線帶楔焊鍵合，目前，由于光電器件組裝量的增加，引線帶楔焊鍵合的應用也就會越來越廣泛。
2 楔焊鍵合和球焊鍵合
引線鍵合最早出現(xiàn)在1947年現(xiàn)在，它已經(jīng)發(fā)展成為一個完整的、成熟的生產(chǎn)工藝。引線鍵合主要有三種形式：熱壓（TC）、超聲（US）和熱聲（T/S）。熱壓鍵合是鍵合引線在鍵合劈刀的壓力和在高溫鍵合表面（>250℃）下產(chǎn)生形變而使鍵合引線與被鍵合的表面黏附在一起形成的鍵合；US鍵合是鍵合引線在鍵合劈刀的超聲頻振動和劈刀的壓力下產(chǎn)生形變而使鍵合引線與被鍵合表面黏附在一起形成的鍵合：T/S鍵合是鍵合引線在鍵合劈刀的超聲頻振動、劈刀的壓力以及鍵合表面較高溫度（典型溫度是150℃）下而使鍵合引線和被鍵合表面黏附在一起形成的鍵合。
引線鍵合又可分成兩大類：球焊鍵合和楔焊鍵合。
（1）球焊鍵合
球焊鍵合屬無方向性的工藝，即第二鍵合位置可以在第一鍵合的任一方向上，目前，球焊鍵合使用的引線幾乎是金引線，并且差不多占全部引線鍵合的98%，球焊鍵合的方式可以是熱壓鍵合或熱聲鍵合，它比楔焊鍵合要快得多。
（3）楔焊鍵合
楔焊鍵合是一個單一方向鍵合，即第二鍵合的位置必須在第一鍵合點的軸線上，并且在第一鍵合點的后面，當然，也有"S"形引線的鍵合，它的第二鍵合點的位置可以不在第一鍵合點的軸線上，第二鍵合點的方向仍然受到很大的限制，楔焊鍵合的引線可以是鋁引線、銅引線或金引線。楔焊鍵合比球焊鍵合要慢得多，但它具有更小間距鍵合能力，并且可以鍵合帶狀引線，楔焊鍵合通常是在室溫環(huán)境下的超聲鍵合，也可以是熱壓或熱聲鍵合，楔焊鍵合得優(yōu)點包括：焊盤間距窄、引線弧線低、引線長度可控以及可以進行低溫鍵合。
3 帶狀引線楔焊鍵合
3.1 帶狀引線
帶狀引線的橫截面是矩形。標準的帶狀引線的尺寸范圍是6.3μm×10.7μm到50.8μm×508μm。由于制造商在制造引線過程中采用的工藝方法不同，摻入微量元素的量不同，各種引線的物理特性就有差別，因此，在使用這些引線進行鍵合時，應根據(jù)不同的引線選用不同的鍵合參數(shù)，以使產(chǎn)品的質量符合工藝要求。
3.2 帶狀引線楔焊鍵合過程
帶狀引線楔焊鍵合工藝鍵合過程如下：
（1）帶狀引線伸出鍵合劈刀端部，鍵合機降低鍵合頭高度，使劈刀與第一鍵合位置的表面接觸，進行第一鍵合點操作；
（2）第一鍵合完成后，線夾打開并向后移動一個尾絲距離；
（3）鍵合機鍵合頭升高，劈刀上升到弧線高度位置；
（4）鍵合機水平移動焊頭使劈刀移動到第二鍵合位置的上方，降低焊頭高度，使劈刀與第二鍵合的表面接觸，此時線夾閉合，并進行鍵合；
（5）第二鍵合完成后，線夾向后移動，扯斷引線；
（6）線夾向前移動（移動距離=尾絲長度+鍵合點長度），從劈刀的端部送出一段引線（伸出劈刀的部分是下一次鍵合的尾絲，其長度可調或設定）。
3.3 鍵合扯線
帶狀引線和圓形引線楔焊鍵合機都有兩種不同的扯線方式：線夾扯線和工作臺扯線。鍵合機（手動或自動鍵合機）可以使用其中一種扯線方式，有些鍵合機可以在這兩種扯線方式中轉換。
3.3.1 線夾扯線
在用線夾扯線的機器結構中，線夾安裝在鍵合劈刀的后面，在第二鍵合問題后線夾向后移動，扯斷引線。這是最通用的工藝，并且很可靠，因為在線夾扯線期間，劈刀仍然停止在第二鍵合點上，使線夾容易扯斷引線。在扯線時，引線帶在鍵合點的根部被拉斷，這是由于在這個位置引線的橫截面積最小（鍵合時，鍵合點跟部引線帶被擠壓變形使截面積變小）。
標準線夾的端部表面是用藍寶石或精密拋光金屬制成的，以避免損傷引線表面，對于引線帶，線夾端部表面采用的是陶瓷或稍微粗糙一些的材料制成的，為的是在扯線期間能夠更好地夾住引線，對截面積大的引線，這點非常關鍵。 對于30°送線角度的鍵合機，鍵合引線在穿過線夾和劈刀孔后仍然保持30°，這時線夾的位置是最理想的，并且不允許將線夾與劈刀間的間隙調大，以便于深腔體封裝電路的鍵合，如果將這個問題調大，線夾在送線時會引起線夾和劈刀間的引線彎曲或是劈刀孔堵塞，進而導致尾絲長度一致性、弧度高度一致性和斷絲的問題，一般來說，鍵合點的尾絲長度只有12.7μm左右，在線夾送出尾絲的過程中，任何微小的堵塞都可能造成不適當?shù)奈步z長度問題，對于深腔體封裝電路的鍵合，可以使用38°、45°和60°送線結構的鍵合機。
3.3.2 工作臺扯絲
在有一些封裝中，由于封裝的膠體較深，或由于在第二鍵合的后面有其他零件，或由于其他一些原因會妨礙線夾扯線。于是就不能采用線夾來斷絲，而需要采用工作臺來斷絲，工作臺扯絲和線夾扯絲的區(qū)別在于工作臺扯絲時工作臺移動而線夾不移動，線夾只處于打開和閉合狀態(tài)，在工作臺扯絲工藝中，當?shù)诙I合完成后，鍵合劈刀稍微升高一些以離開鍵合表面（此時線夾是打開的）。機器的X-Y工作臺沿著與鍵合引線相反的方向移動（在非旋轉鍵合頭鍵合機中，扯線時X-Y工作臺只是沿Y方向移動），拉出一段引線（作為下一根引線第一鍵合點的尾絲），然后線夾閉合，工作臺繼續(xù)移動，鍵合引線在最弱處，即第二鍵合點的根部被拉斷。
黃金規(guī)則1規(guī)定：對于任何楔焊鍵合機（帶狀引線或圓形引線），線夾到劈刀孔或縫的距離越小，尾絲、弧線和扯線控制就越好。有一些機器采用垂直送線結構，使用的劈刀為垂直楔焊鍵合劈刀，這類似于球焊鍵合的毛細管劈刀，在這種情況下，引線帶從上面垂直穿過劈刀的中心，穿過劈刀端部的送線小縫（象標準的引線帶鍵合劈刀一樣）。在這種機器中，線夾被安裝在劈刀的上面，因而不會受到任何（鍵合時劈刀周圍元件、外殼等情況）影響。然而，在這種結構的機器中，存在由于線夾到劈刀端部送線小縫間距離較大（它比劈刀的長度還長）而產(chǎn)生的問題，這就違反了黃金規(guī)則，會引起尾絲控制問題。
3.4 帶狀引線楔焊鍵合劈刀
碳化鎢是最好的材料，但碳化鎢只適合于鋁引線帶的鍵合，選擇這種材料是由于它們具有不容易與鍵合引線/引線帶形成鍵合且容易制造，以及耐磨損，有一些劈刀制造廠家在劈刀端部使用了一些其他的材料，如鋨等，以加長其工作壽命和實現(xiàn)更好的超聲能量轉換，工藝工程師們?nèi)詫⑦M一步深入地對這類劈刀的每一種專用性質進行分析，由于鋨劈刀比標準的碳化鎢要昂貴，這類劈刀的實用價值還有待證實。
劈刀直徑：劈刀的直徑與使用機器換能器的變幅桿有關，大多數(shù)劈刀的直徑是1.5875mm，一些機器使用3.175mm劈刀。
劈刀長度：一般使用劈刀的長度有11.1mm、15.875mm、19.05mm、21.0mm和27.38mm。劈刀的長度對超聲變幅桿的設計及超聲波長的選擇是非常關鍵的。
劈刀的平直面：劈刀的平直面一般是在劈刀的前面，用于劈刀的安裝定位，它與換能器的設計有關，大多數(shù)機器都是用螺釘從前面把劈刀固定在換能器的變幅桿上，固定時劈刀的平直面朝前。也有一些設計者把劈刀的平直面設計在劈刀的背面。
劈刀的腳：劈刀的下端頭和劈刀的底部是最關鍵的，因為它是產(chǎn)生鍵合的部位。劈刀的下端頭又被稱作"腳"，它的前面是腳尖，后面是腳跟。劈刀的腳尖和腳跟的半徑很關鍵，腳跟必須有相對較大的半徑，以防止在第一鍵合點的根部產(chǎn)生裂紋；但在第二鍵合點后的扯線又需要它的半徑要小一些，以利用扯線。腳尖的半徑也要足夠大且光滑，以利于送線。
劈刀底部結構：對于帶狀引線，最好使用在底部和送線小縫間開有凹槽的劈刀，黃金規(guī)則2規(guī)定：劈刀底部在引線帶送線方向上要有一個"十字形槽"，這個凹槽給出了一些間隙，使在劈刀升高拉弧時不會在第一鍵合點的腳跟彎曲處引起裂紋。
4 結束語
對于高頻應用來說，帶狀引線鍵合是一種更好的方法，甚至在許多方面都超過了圓形引線，但也還存在一些問題，在使用中，封裝結構將決定是采用線夾斷絲還是采用工作臺斷絲。引線帶鍵合劈刀、引線帶、鍵合參數(shù)等都需要試驗，以便于找出最佳的劈刀尺寸、引線帶規(guī)格和鍵合參數(shù)。
