贝尔实验室曾经是世界领先的研发机构，1957 年发明了第一台焊线机。（贝尔实验室也在 1947 年展示了第一台晶体管。2016年，诺基亚接管了贝尔实验室。）

在贝尔实验室的帮助下，Kulicke & Soffa (K&S) 于 1959 年开发了第一台商用引线键合机，该系统为采用新型廉价封装的芯片铺平了道路。

       早期的焊线机是手动系统，用于组装简单的双列直插式封装 (DIP) 和其他商品。在 DIP 中，芯片位于带有引线的金属框架上。键合机通过细线将管芯连接到引线。

引线键合最初是一项劳动密集型任务。从 1960 年代开始，许多北美芯片制造商开始将其组装厂从美国转移到亚洲的低成本地区。需要人工操作员将未粘合的零件移动到粘合机上，然后将它们装入机器中。

       早期，引线键合机演变为两种类型，球键合机和楔形键合机。最大的市场球焊机用于多种封装类型，并使用铜、金或银线。楔形键合机用于功率器件。

通常，球焊机由监视器、键盘、处理器、传送系统和毛细管单元组成。在球焊机应用中，假设您想在芯片上的焊盘与位于芯片外的单独引线柱之间形成有线连接。在操作中，线轴被加载到系统中。从线轴上，一根线通过带有微小空心管的毛细管单元送入。在系统中，会产生火花，将线端熔化并在尖端形成球形。

       接下来，键合机在将接线从柱沉积到键合焊盘的同时进行扫描。然后，在球焊机中，焊盘上的球被机械压紧以电固定连接。毛细管缩回，完成芯片焊盘和引线之间的导线环。

       接下来，重复高速过程，直到连接了封装中所需的每个连接。

       简而言之，引线键合是一种在封装中进行互连的低成本方式。但几年前，由于技术需求的增加，焊线机本应消失。

     “早在 1970 年代末和 1980 年代初，人们就在谈论先进的封装擦除引线键合，”VLSI Research 首席执行官 Dan Hutcheson 说。

       从未发生过。在 1980 年代，自动焊线机的出现帮助简化了该过程。“如果你考虑引线键合，你有这个引线框架，并且引线延伸出来。在芯片所在的焊盘中，这些引线之间有一个空间，”Hutcheson 说。“如果裸片尺寸发生变化，也没关系。您所要做的就是重新编程焊线机。”

       总而言之，引线键合很早就开始了。“最大的原因是因为它更便宜且更灵活，”Hutcheson 说。“有两件事推动了增长。一是包裹总数。需要粘合的不仅仅是包装。这也是任何特定年份需要绑定的潜在客户数量。”

       焊线机用于制造多种封装类型。每个封装都有不同数量的键合线，具有不同的线长、环和间距。间距大于晶圆上的线中心到中心或焊盘中心到中心之间的空间。

       K&S 产品开发总监 John Foley 表示：“我们在每次新设备开发中推动的主要两项举措是提高键合机的吞吐量并降低其键合焊盘间距能力。“在 2000 年代末期，客户将焊盘间距降低到 40μm，最近又转向 35μm 焊盘间距。今天，我们的设备能够实现 30μm 的串联焊盘间距，尽管大多数应用还不需要这种能力。”

       如今，在引线键合封装中，主流键合焊盘间距范围为 40μm 至 45μm。“根据该要求，导线直径稳定在 0.7 至 0.8 密耳直径，具体取决于焊盘间距。随着我们向 35μm 焊盘间距迈进，将需要 0.6 密耳直径的导线，”Foley 说。

       尽管如此，引线键合仍存在一些挑战。一方面，软件包变得更加复杂。QP Technologies母公司 Promex的销售和营销副总裁 Rosie Medina 表示：“过去，我们粘合了更旧、更笨重的封装，例如塑料引线芯片载体 (PLCC) 和 DIP 。 ” “改变的是需要更小的焊盘开口、更高的引脚数/更细的间距和交错的焊盘——所有这些都适合定制基板和封装。”

       虽然封装变得更加复杂，但焊线机本身必须保持领先地位。“对于高产工艺，您需要低循环。您需要必须在高速（> 25g 的加速度）下均匀形成的小型球形球，” JCET首席技术官 Choon Lee 说。

      可靠性是关键。铜是键合的主流线型，价格便宜且导电率高。但是铜会腐蚀，导致引线键合封装失效。这是由于模塑化合物中存在氯等卤素。

焊线机供应商已经应对了所有这些挑战。使用价格合理的无卤素化合物可以防止上述故障模式。

      尽管如此，客户仍需要功能更强大、速度更快的设备。近年来，引线键合产量每年大约提高 2%。

       吞吐量取决于几个因素，例如封装类型和线数。在低端，LED 可能有 2 到 3 根电线。四方扁平封装 (QFP) 是一种常见的封装类型，每个器件的线数从 50 到 80 不等。