【干貨】Wire bonding鋁絲超聲焊技術(shù)科普知識(shí)

一、什么是Wire bonding鋁絲超聲焊技術(shù)？

鋁絲超聲焊是其實(shí)是使用鋁作為金屬絲的一種wire bonding技術(shù)。而Wire bonding是一種初級(jí)內(nèi)部互連方法，用作連到實(shí)際的裸片表面或器件邏輯電路的最初一級(jí)的內(nèi)部互連方式，這種連接方式把邏輯信號(hào)或芯片的電訊號(hào)與外界連起來。

Wire bonding有兩種形式 球焊和楔焊。 金絲球焊是最常用的方法，在這種制程中，一個(gè)熔化的金球黏在一段在線，壓下后作為第一個(gè)焊點(diǎn)，然后從第一個(gè)焊點(diǎn)抽出彎曲的線再以新月形狀將線(第二個(gè)楔形焊點(diǎn))連上，然后又形成另一個(gè)新球用于下一個(gè)的第一個(gè)球焊點(diǎn)。金絲球焊被歸為熱聲制程，也就是說焊點(diǎn)是在熱(一般為150)、超聲波、壓力以及時(shí)間的綜合作用下形成的。第二種壓焊方法是楔形制程，這種制程主要使用鋁線，但也可用金線，通常都在室溫下進(jìn)行。楔焊將兩個(gè)楔形焊點(diǎn)壓下形成連接，在這種制程中沒有球形成。鋁線焊接制程被歸為超聲波線焊，形成焊點(diǎn)只用到超聲波能、壓力以及時(shí)間等參數(shù)。

不同制程類型的采用取決于具體的應(yīng)用場合。比如金線壓焊用于大批量生產(chǎn)的場合，因?yàn)檫@種制程速度較快。鋁線壓焊則用于封裝或PCB不能加熱的場合。另外，楔形壓焊制程比金線壓焊具有更精細(xì)的間距。目前，金線壓焊的間距極限為60μm；采用細(xì)鋁線楔形壓焊可以達(dá)到小于60μm的間距。

在此技術(shù)中所用金屬線，即Bonding Wire是半導(dǎo)體器件和集成電路組裝時(shí)，為使芯片內(nèi)電路的輸入/輸出連接點(diǎn)與引線框架的內(nèi)接觸點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)電氣連接的內(nèi)引線。Bonding Wire作為連接內(nèi)引線，應(yīng)具有電導(dǎo)率高，導(dǎo)電能力強(qiáng)，與導(dǎo)體材料的結(jié)合力強(qiáng)，化學(xué)性能穩(wěn)定等性能優(yōu)點(diǎn)。Bonding Wire的直徑，通常在25到75μm之間。市場上主要有四種材料用作Bonding Wire，分別為金、銀、銅和鋁。

二、Wire Bonding技術(shù)在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用

Wire bonding自從1970年起一直廣泛應(yīng)用于微電子和電力電子領(lǐng)域。目前Wire bonding技術(shù)有了新的應(yīng)用領(lǐng)域，即正逐漸增長的電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特別是在電池連接方面。部分電動(dòng)汽車在生產(chǎn)過程中，就采用了Wire bonding技術(shù)用于電池包之間的連接。

（一）自從1970年Wire bonding廣泛運(yùn)用于微電子領(lǐng)域后，部分電動(dòng)汽車生產(chǎn)商開始將Wire bonding運(yùn)用于電池連接。

TESLA就是使用這一技術(shù)的典型代表公司。2006年，TESLA開創(chuàng)了率先使用wire bonding技術(shù)作為將電芯連接成一個(gè)大電池包的技術(shù)模式。在TESLA看來，傳統(tǒng)的焊接工藝十分耗時(shí)、容易失敗。同時(shí)，也很難測試電池之間的連接、導(dǎo)體是否存在問題。

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