手动金丝键合机操作全流程指南（球焊为例）

手动金丝键合机操作遵循操作前准备、金丝穿引、参数设置、样品装夹、烧球、第一焊点、引线成弧、第二焊点、扯丝成球、质量检测、操作后整理的完整流程，核心是实现金丝与芯片焊盘、基板焊盘的可靠连接，确保键合强度与电气性能。

一、操作前准备（安全与基础校准）

操作前需做好个人防护，佩戴防静电手套、护目镜，避免直接接触加热台与超声头。随后进行设备检查，确保设备接地电阻小于4Ω，电源稳定在220V±10%，工作台稳固无振动，超声系统、加热台、EFO打火装置运行正常且无异常报警，显微镜光学系统清洁，放大倍数在10~20倍之间调节顺畅。设备检查无误后，开机预热20~30分钟，使加热台温度稳定至设定值，通常为150~220℃。同时准备好相关物料，金丝选择直径15~50μm的规格，并搭配适配的劈刀，劈刀选用毛细管型，内径需匹配金丝直径，约为金丝直径的1.2~1.5倍，待键合样品需确保粘片固化完成，表面清洁无污染物。

二、金丝穿引与初始设置（核心准备步骤）

首先将线轴固定在送丝机构上，将张力调节至5~15cN，确保线轴转动顺畅无卡滞；接着进行金丝穿引，将金丝依次穿过张力器、导线轮、线夹和劈刀中心孔，使金丝末端伸出劈刀2~3mm，穿引过程中需避免金丝弯折、打结，可借助平口镊子辅助操作。之后进行线夹校准，确认线夹开合正常，夹紧力适中，避免损伤金丝，若线夹存在脏污需及时清洁。最后安装劈刀，将劈刀垂直安装在键合头，并将高度校准至标准位置，确保劈刀端面平整、无破损。

三、参数设置（工艺核心）

需根据金丝直径与键合材料调整各项关键参数，其中加热台温度控制在150~220℃，热超声键合必需该温度设置，纯超声键合可在室温下进行；超声功率为20~50W，金丝直径增大时，功率需适当提高；键合力控制在10~50cN，且第一焊点的键合力需大于第二焊点，差值约为5~10cN；键合时间为10~50ms，第一焊点的键合时间需略长，以确保焊球成型良好；EFO参数设置为电流1~3A、时间0.5~2ms，用于控制焊球大小，焊球直径约为金丝直径的2~3倍；送丝长度为5~15mm，需根据两焊点间距调整，并预留1~2mm的冗余。

四、样品装夹与定位（精准定位）

先将基板放置在加热台上，用夹具固定牢固，确保基板平整无翘曲；随后调节工作台高度，使样品表面与劈刀端面平行接触；接着进行视觉定位，在显微镜下对准芯片焊盘与基板焊盘，标记好键合路径，确保焊点位置偏差不超过±5μm；最后对样品进行预热处理，将样品在加热台上预热2~3分钟，去除样品表面的潮气，从而提升键合结合力。

五、键合操作流程（核心执行步骤）

首先进行烧球操作，触发EFO打火，在劈刀顶端形成自由空气球（FAB），观察焊球状态，需确保球形规则、大小均匀，焊球直径控制在金丝直径的2.5±0.5倍，且无卫星球，若球径偏大，可减小EFO电流或时间，若球径偏小，则增大对应参数。烧球完成后进行第一焊点操作，第一焊点为芯片焊盘的球焊，移动键合头，将焊球精准对准芯片焊盘中心，按下操作手柄，施加第一焊点对应的键合力，使焊球与焊盘紧密接触，同时启动超声振动，持续设定的键合时间，通常为15~50ms，振动结束后释放压力，确认第一焊点成型饱满，无裂纹、无偏移。

第一焊点完成后进行引线成弧，缓慢抬起键合头，控制上升高度与速度，形成平滑的弧线，弧线高度需为芯片高度加0.5~1mm，避免触碰周围结构，随后移动键合头至基板焊盘位置，保持弧线自然过渡，无扭曲。接着进行第二焊点操作，第二焊点为基板焊盘的楔焊，将劈刀倾斜15~30°压在基板焊盘上，施加第二焊点对应的键合力，该力度略小于第一焊点，启动超声振动，持续设定的键合时间，通常为10~30ms，振动结束后释放压力，确认焊点呈楔形，且与焊盘边缘无短路。第二焊点完成后进行扯丝与循环准备，线夹夹紧金丝，键合头快速上升扯断金丝，随后键合头回退至初始位置，再次触发EFO烧球，为下一焊点循环做好准备。

六、质量检测与异常处理（过程控制）

质量检测主要包括外观检查和拉力测试，外观检查需确认焊点状态，第一焊点呈圆形饱满，第二焊点呈楔形清晰，无毛刺、无空洞，引线弧线平滑自然，无交叉、无下垂；拉力测试需每批次抽取3~5个样品，确保键合强度不低于8g，且断裂位置在金丝中部，而非焊点处。若出现异常情况，需及时处理，如焊球异常时，可调整EFO参数并清洁劈刀端面；焊点虚焊时，可增大超声功率或键合时间，检查样品表面氧化层；定位偏移时，需校准显微镜，检查工作台精度，并调整操作手法。

七、操作后整理（设备维护）

操作完成后需按照规范流程关机，先关闭EFO、超声系统、加热台，待加热台温度降至室温后，再关闭总电源。随后进行设备清洁保养，清洁劈刀、线夹、导线轮，去除残留的金丝与污染物，擦拭显微镜镜头，保持光学系统清晰。同时做好记录归档工作，记录键合参数、样品数量、良率、测试结果等信息，完成操作日志。最后进行物料收纳，将剩余金丝密封保存，劈刀分类存放，避免造成损伤。

八、安全与防静电规范（必守准则）

操作全程需严格遵循防静电操作要求，确保设备接地良好，工作环境湿度控制在40%~60%；禁止在操作过程中触摸超声头与加热台，其温度可达到200℃以上，避免烫伤；EFO打火时需保持安全距离，防止电弧灼伤；金丝为细小金属丝，需注意防护，避免吸入或进入眼睛。

总结

手动金丝键合的核心在于精准控制、规范操作与实时质量监控。通过严格遵循上述全流程，可实现稳定的键合质量，该操作适用于半导体封装、光电器件、MEMS传感器等领域的小批量生产与研发实验。熟练操作需结合实践经验，针对不同材料与结构优化各项参数，确保键合强度与可靠性达标。

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