作为电子组装件生产工艺中的一部分，引线键合技术是一项超声摩擦
焊接工艺，使芯片与各自的基板表面建立电连接。例如在COB（芯片直
接粘接）技术中使用细金线，或在高功率模块生产中使用粗铝线。如
果考虑低成本制造，也可以使用铜线。
引线键合的常见问题
各种不同工艺都存在共同的缺点——表面杂质。例如，焊接工艺中产
生的助焊剂残留或氧化层会降低键合的质量及长期可靠性。这类污物
层会直接导致拉力和剪切力的减弱，如果键合能量不够会导致引线连
接力不够，其表现为焊接部位剥离（见图1）。
新型的键合设备可通过自动延长键合时间和增加键合能量，使已受污
染的表面以摩擦力键合，形成足够大的粘结力；然而，这在很大程度
上这会引起引线变形，还会频繁引发键合点跟部的引线断裂（见图2）。
总体而言，键合的时间、能量不同都会对一致性产生不良影响，并且
波动范围大（标准差大）。此外，在后续的化合物灌封时，助焊剂残
留会导致附着力降低。此外，还会发现引线与芯片的腐蚀问题
（见图3），这也是由残留物造成的。此类问题会降低组件或器件的长
期可靠性。
采用清洗改善引线键合质量
鉴于上文提到的情况，通常会在引线键合前进行清洗以改善键合质量，
这样能在获得良好的键合附着力与把引线变形的可能降到最低之间取
得平衡。因此，应用一项符合引线键合工艺要求的清洗工艺是十分重
要的。清洗工艺必须能够去除焊盘上的杂质并且不能在表面上留下任
何残留物。
为了找出不同清洗工艺对引线键合工艺的影响，Zestron做了大量的研
究。主要做法是，把引线键合到不同表面处理的基板上，并用F&K
Delvotec手动焊线机（见图4）进行焊接，用Delvotec的设备进行拉力与
剪切力测试。
为了对行业内最常用的几种不同清洗方法进行典型化对比，对最常用
的参数进行了不同的设置，因而本次测试使用最常见的金属表面处理
方式，所研究的污染物代表了由最常用的助焊剂和焊接系统所产生的
最为常见的污染物。此外，两项被测试的清洗方式代表了市场上95%的
清洗应用。
清洗工艺的效果
研究表明，选择一种适合的清洗工艺会带来以下改善：
• 键合能量减小 → 减少跟部断裂的风险
• 拉力/剪切力增大 → 键合可靠性增加
• 标准差减小 → 质量稳定/一致性提高
优化清洗工艺后，键合能量和时间可大幅减少，从而使引线键合更具
可靠性。过度键合造成的引线变形的风险以及随之而来的跟部断裂都
将显著降低。用不含表面活性剂的微相(MPC)技术清洗的键合部分所要
求的超声功率比未经处理的新零件还要低（见图5）。作为一个积极的
副作用，代工部件的质量波动可以得到一定的补偿。
此外，运用了基于MPC®技术的清洗工艺后，拉力与剪切力大大增强，
键合质量也相应提高，键合点剥离的风险也随之降低。此外，拉力与
剪切力的统计显示出标准差减小。整个引线键合工艺更稳定，一致性
提高。键合中的不良达到最小化。图6显示了使用传统表面活性清洗剂
和微相清洗剂清洗的基板的拉力与剪切力的比较。
相同数量的部件经过使用两种不同清洗剂清洗测试后发现，使用
MPC®技术清洗的部件的拉力要比使用表面活性清洗剂清洗的部件更
好。这是由于传统表面活性清洗剂的漂洗能力有限，它会在表面上留
下很薄的残留物层。使用传统表面活性清洗剂清洗的表面，其拉力与
剪切力会减弱，有时甚至低于规定值。因此，传统表面活性剂产品已
不再适用于键合前清洗了。
除了上述优点，优化的清洗方式可使金属基板表面活化，这体现在表
面能的增大，同时也对后续工序产生有益的影响。对于后续的灌封和
涂敷工艺，表面的附着力提高了。
Zestron不仅进行如上所述的清洗与键合的试验，还通过研究开发出一
系列简单迅速的质检分析方法。这些方法可以直接运用于生产过程中
进行工艺监控。
通常，键合工艺通过记录键合时间和能量，观察引线变形来进行监控，
并将这些数据与以前的经验结果进行比较。此外，破坏性的拉力与剪
切力测试也被用来评估键合质量。在键合工艺前进行非破坏性的表面
键合力测试的方法直到现在仍被忽视。
根据Zestron的研究，推荐以下几种在引线键合前进行表面质检的方法：
• 通过干涉对比来验证键合焊盘的表面镀层是否完好
• 通过 ZESTRON® 树脂测试判定是否存在树脂/松脂
• 测量表面张力
• 通过ZESTRON® 有机层测试论证表面活性
使用干涉对比法可得知键合点上的金属镀层是否完好。这项测试可检
查出使引线键合发生困难的氧化层（见图7）和结构误差。
ZESTRON®树脂测试检查出树脂型助焊剂残留，该残留会影响表面的
键合力并且会降低灌封材料的附着力。
对于会影响键合与灌封工艺的表面上的其他有机杂质，可通过测量表
面张力来测定。
ZESTRON®有机层测试可用来分析金属表面的活性。高活性的表面对
于高功率模块键合到镀铜陶瓷基板或高功率部件的引线框架上都起至
关重要的作用。
用户结合使用上述方法后，便可控制基板表面的情况，从而更简便有
效地控制工艺。
总结
根据常年的生产经验发现，在被污染的表面进行引线键合是一个很大
的问题。不仅工艺需要进行调整，更会对产品质量和可靠性产生不良
影响。
Zestron 的诸多实验显示，在焊接后、引线键合前进行清洗可使工艺更
可靠。传统表面活性剂或碳氢化合物不应作为清洗媒介使用，它们有
一般清洗剂的基本特征，但实验表明它们在引线键合前的清洗能力很
有限。
使用新型清洗系统（例如不含表面活性剂的MPC®清洗剂），基材的
清洁度比作为参照的新下线的基材还要高；合适的清洗工艺甚至可以
弥补由于供应商的原因而造成的质量不稳定。同时，在工艺控制系统
中使用非破坏性质检方式来评估引线键合前的表面，不良率可被降低，
质量也会有所提高。
