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03
2026
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03
楔焊键合机的工作原理详细介绍
楔焊键合机 完整工作原理
楔焊（Wedged Bonding）是一种无球、双点楔形、依靠超声能量为主的引线键合工艺，通过超声波 + 压力 +（可选加热），让引线与焊盘表面实现原子扩散 → 形成牢固冶金结合。
它全程不形成金球，两个焊点都是扁平楔形，这是和球焊最根本的区别。
一、键合的物理本质（核心原理）
楔焊属于固态键合，不是熔化焊接，而是界面原子相互扩散。
实现键合必须同时满足三个条件：
纯净接触面氧化层、油污必须被破除。
紧密原子距离两种金属表面距离达到原子级（< 1nm）。
原子扩散动力由超声振动 + 压力 + 温度提供。
最终形成：引线金属 ↔ 焊盘金属 的冶金结合层，不是胶粘、不是机械卡扣。
二、三大关键能量来源
楔焊依靠三力协同：
1. 超声波能量（最核心）
频率：60–120 kHz
作用方式：超声换能器 → 变幅杆 → 楔焊劈刀 → 传递到引线与焊盘界面
作用：
高频微摩擦，破除金属氧化层
让界面局部产生塑性流动
提供原子扩散的动力
2. 压力（Z 向静压力）
由高精度电机 / 气缸提供
作用：
保证引线与焊盘紧密贴合
控制焊点厚度、宽度、形状
让界面达到原子级接触
3. 温度（可选，看材料）
铝丝 / 粗铝丝：室温键合（不加热）
金丝 / 金带：热超声键合（基板加热 120–180℃）
作用：降低金属硬度，提高原子扩散速率，增强键合强度。
三、楔焊键合机关键执行部件
每一部件都对应原理中的一个功能：
楔焊劈刀（Wedge Tool）
送丝、传导超声、施加压力、成型焊点
超声换能器 + 变幅杆
把电能转为高频机械振动
Z 轴精密压力机构
精准控制下压力度与速度
XY 高精度运动平台
实现芯片 / 基板定位、拉弧走线
送丝与断丝机构
稳定进给金丝 / 铝丝，键合后可靠断丝
加热平台（可选）
给基板加热，用于金丝热超声楔焊
四、完整工作流程（一根线的全过程）
这是最标准、最详细的楔焊动作链：
1. 定位与送丝
平台移动到第一焊点（芯片焊盘）
引线从劈刀前端稳定伸出，准备键合
2. 第一点键合（芯片端）
劈刀下压，施加压力
开启超声波
界面摩擦 → 破氧化层 → 塑性流动 → 原子扩散
形成第一个扁平楔形焊点
超声停止，劈刀轻微抬升
3. 拉弧（走线）
XY 平台移动到第二焊点（基板 / 框架焊盘）
劈刀按设定轨迹抬升、移动
拉出稳定、低弧度的引线弧线
4. 第二点键合（基板端）
劈刀再次下压 + 压力 + 超声
形成第二个楔形焊点
完成芯片 ↔ 基板的电气互连
5. 断丝 & 复位
劈刀抬升并移动一小段，利用拉力 / 剪切断丝
准备下一根引线的键合
全程特点：两点都是楔焊 → 无球 → 扁平 → 低弧高 → 低寄生电感
五、两种主流楔焊工艺（由原理延伸）
1. 室温超声楔焊（铝丝 / 粗铝丝）
能量：超声 + 压力
不加热
适合：功率器件、IGBT、SiC/GaN、大电流模块
优势：无热损伤、可粗线径、大电流、耐高温
2. 热超声楔焊（金丝 / 金带）
能量：加热 + 超声 + 压力
基板加热 120–180℃
适合：射频、微波、高精度器件、高可靠领域
优势：强度高、稳定性好、低应力
六、从原理直接推导出的楔焊优势
因为是无球固态键合 + 超声为主，所以天生具备：
焊点扁平 → 寄生电感极低 → 适合射频 / 高频
可常温键合 → 不损伤 SiC/GaN 等热敏材料
无球工艺 → 可超细间距、极低弧高
双楔结构 → 抗振动、抗拉力、高可靠
支持粗铝丝 / 金属带 → 大电流、高功率
七、一句话总结原理
楔焊键合机，利用高频超声波破除金属氧化层，配合压力让引线与焊盘达到原子级接触并发生扩散，形成冶金结合；全程不烧球，两点均为扁平楔形，可室温或加热完成，是功率、射频、高可靠器件的核心互连工艺。
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