全称引线键合（wire bonding）是一种电子内互联技术，具体讲便是将金属线在热、压力、超声等能量结合。
引线键合是一种固态焊接工艺，键合过程中两种金属材料（线和焊盘）形成紧密接触，通过金属原子在两种材料中间发生电子共享、原子扩散，从而在原子层面上键合。

打线从键合能量的角度上可以分为三种，包括热压键合、超声键合、热超声键合，从材料的角度上可以分为金丝、铝丝、铜丝。
在光通信行业中，最常使用的是金丝热超声键合，原因是使用的光电芯片表面普遍镀金，而且金的高频性能极好，正符合热超声键合低温，高速的特性。
使用超声波和加热，显然需要专业的键合设备。除了以前曾提到过的共有部件（例如显微镜、显示器）外，最核心的部件就是劈刀，负责对金线放电整形，牵引成焊接点。

接下来介绍引线键合的步骤
第一步，设备对焊盘区域进行预加热。第二步，劈刀通过离子化空气间隙打火，将金线末端融合成金球，第三步，劈刀下压至焊盘上形成第一焊点。
第四步，劈刀牵引金线在焊盘上形成一条线弧，第五步，劈刀又一次下压至焊盘，形成第二焊点，随后将金线折断。

根据劈刀和焊点划分，就有球焊和楔焊两种焊法，球焊顾名思义，焊点是一个球状，使用毛细管劈刀，焊盘接触面更大，可靠性高，打线速度还快，使用场景极多。
楔焊的焊点是方形的，使用楔形劈刀，接触面小，可靠性也较差，打线速度相对较慢，一般只用在高频信号焊盘之间的打线。

打线前需要清洁器件，确保焊盘优秀的可焊性，等离子体是由正负离子和自由电子等带电和不带电粒子的部分电离气体，由于正负相等，所以叫等离子体。
是物质除固体液体气态以外的第四态。在电子清洁中，主要是低压气体辉光等离子体。用这些活性粒子和焊盘表面的碳氢有机物质反应，产生的水汽和CO2是无公害的。
清洗后4小时以内是有效时间，测量清洗效果就是将水滴在焊盘上，水滴角越小，清洗效果就越好，焊盘可焊性就越高。

有两种测试打线可靠性的方式，一种是bond pull test ，用钩子拉断金线，ball shear test用劈刀推动金球。
外观上看，通过金线弯曲程度，焊盘重合面积，也能看出打线的可靠性。

打线不同于贴片，有些潜在问题往往长时间运行才会显露出来，比如键合区域的脏污导致焊盘脱落，脏污可能来自空气，返工，等离子设备清洗，胶水烘烤设备。
对于脏污问题，调高显微镜倍率是常用手段，但考虑脏污尺寸，选择显微镜就最好在100倍以上，可这样显微镜的价格又昂贵了。

对于TIA、Driver这种多焊盘电芯片，打线次序也有要求，一般先打GND、VCC最后打其他信号脚防止电芯片静电释放。

最后，因为电芯片焊盘多为铝制，由于金铝不同原子扩散速率不同，在金属化合物IMC界面附近形成可肯达尔空穴，导致焊点分离失效。
所以产品完成打线后要及时下料，不能长时间在打线台上加热。




本文为睿海光电原创，转载须注明出处和链接