全自动引线键合机( wire bonding)是用于通过引线键合将半导体芯片与外部引线或焊盘进行电气连接。常用于半导体电子、汽车、电信等行业。
下面详细分析WB机器的结构组成以及对关键技术进行简单总结：
图源：ASM官网
1. 结构组成：
键合头：引线键合头是机器最关键的部分。它由键合工具（、键合焊盘和送线机构组成。键合工具负责在芯片和引线之间建立连接。它通常由钨或等硬材料制成，以确保精度。具有低惯性、高精度z轴驱动控制和特殊的闭环热控制等优点。
工作台：这是固定基板（例如芯片）的地方。工作台通常配备精确的 XY 定位系统，使芯片在每次键合时都能准确地定位在键合头下方。工作台通常由高精度电机和空气轴承控制，以减少振动并确保稳定运行。
超声波发生器：超声波发生器产生高频振动，并通过键合头传递。这些振动通过在导线与键合焊盘的接触点处提供局部热量和压力来促进键合过程。
送线器：送线器负责将导线从线轴送入键合工具。它通常包括一个张力控制系统，以确保导线以一致的张力送入，防止导线断裂并确保键合质量。
视觉系统：为了确保键合过程的准确性，许多自动引线键合机都配备了视觉系统，该系统使用摄像头来视觉对准芯片、键合焊盘和键合工具。这使机器能够调整导线和键合的位置，以补偿操作过程中的任何细微偏差。
控制系统：控制系统通常基于计算机界面，管理整个引线键合过程。这包括控制键合参数（如力、时间和温度）、监控机器的运动以及与视觉系统交互以对准组件。
2. 关键技术:
自动机器中使用的引线键合技术主要有两种：球形键合和楔形键合。机器可以设置为执行其中一种或两种类型，具体取决于应用。
球形键合：在这种技术中，首先使用电弧熔化导线以在导线末端形成球。然后将球放置在键合焊盘上，并使用热量、压力和超声波能量的组合来创建键合。球形键合通常用于使用金线或铝线的应用中。
楔形键合：这种技术使用楔形键合工具，将导线压在键合焊盘上以形成连接。它不需要超声波能量，通常用于涉及细间距引线的应用或需要将电线粘合到引线框架的应用。
超声波键合：超声波能量的使用是许多引线键合机的核心。该技术通过键合工具产生高频振动（通常约为 50 kHz 至 100 kHz），从而产生局部热量并有助于键合的形成。超声波振动可以非常有效地打破导线表面的氧化层，确保连接干净牢固。
自动送料器和导线处理：自动导线送料系统对于确保导线以正确的张力送料、防止在焊接过程中出现缠结或断裂至关重要。这些系统通常包括张力传感器和自动调节装置，以在整个过程中保持导线送料的一致性。导线通常从线轴或卷轴中分配，并通过精密的滚轮或执行器移动。
用于对准和检查的视觉系统：视觉系统通常配备高分辨率摄像头和先进的图像处理软件，用于对准和检查。这些系统有助于确保焊接头与焊盘精确对准，从而实现符合严格公差的焊接。视觉系统还用于质量控制、检查焊接质量、检测导线环以及验证是否遵循了正确的焊接顺序。
先进的控制和热管理：键合动作通常需要非常高的速度和加速度移动粘结头，并仍然在粘结区域的目标位置保持较高的定位精度控制。该设计刚性必须好，驱动轴与语音线圈粘结头的中心重力相匹配。XY装置的热膨胀率需要很低，且对温度变化不敏感。
附上WB设备（ASM和KAIJO）的整套资料（包括详细机械电气爆炸图，说明书等等），供大家学习和参考，以下为部分截图（共100多个文件）：
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