【微观看世界】小小鼠标光学引擎，内有广大乾坤世界

【微观看世界】小小鼠标光学引擎，内有广大乾坤世界

1964年，美国斯坦福研究院年轻的科学家道格拉斯·恩格尔巴特博士（Douglas Engelbart）发明了鼠标。第一只鼠标的外壳是用木头精心雕刻而成，整个鼠标只有一个按键，在底部安装有金属滚轮，用以控制光标的移动。

经过近50年的发展，鼠标已经脱离了原来笨重简陋的形态，发展为轻盈美观、功能强大的光电鼠标，成为了电脑部件必不可少的一部分。

下面，一台老式的单目光学生物显微镜（1972年重庆牌），带你进入光电鼠标的微观世界。

拆开后，内部元件很少、非常简单，但精度和速度不低，得益于采用了一颗A2700光学传感器。

A2700在一颗面积仅9.9x9.1mm的8pin DIP封装SoC芯片中集成了LED光学传感器（IAS图像采集系统），数字信号处理器（DSP）以及USB输出电路，还包括晶振频率发生器和负载电阻，可以省去多种外部组件，简化鼠标结构。芯片内包含一次性编程存储空间，厂商可写入制造商识别信息，设定鼠标分辨率、传感器方向等。该传感器不需要精确定位，可方便大规模组装制造。分辨率为250到1250CPI，最大速度每秒30英寸，最大加速度8G。

IC芯片引线知识

IC芯片引线的技术又称引线键合技术（WB）：是将半导体裸芯片焊区与微电子封装的I/O引线或基板上的金属布线焊区用金属细丝连接起来的工艺技术。

常用引线键合方式有三种：热压键合，超声键合，热超声波（金丝球）键合

超声键合：超声波发生器使劈刀发生水平弹性振动，同时施加向下压力。劈刀在两种力作用下带动引线在焊区金属表面迅速摩擦，引线发生塑性变形，与键合区紧密接触完成焊接。常用于Al丝键合，键合点两端都是楔形。

热压键合：利用加压和加热，使金属丝与焊区接触面原子间达到原子引力范围，实现键合。一端是球形，一端是楔形，常用于Au丝键合。

金丝球键合：用于Au（金）和Cu（铜）丝的键合。采用超声波能量，键合时要提供外加热源。

不同键合方法采用的键合材料也有所不同：

热压键合和金丝球键合主要选用金（Au）丝，超声键合则主要采用铝（Al）丝和Si-Al丝（Al-Mg-Si、Al-Cu等）

键合金丝是指纯度约为99.99％，线径为l8～50μm的高纯金合金丝，为了增加机械强度，金丝中往往加入铍(Be)或铜。

键合技术（WB）作用机理：提供能量破坏被焊表面的氧化层和污染物，使焊区金属产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子间引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。引线键合接点形状主要有楔形和球形，两键合接点形状可以相同或不同。

下面是引线接点的电镜图片（根据网图制作）：

鼠标光学传感器芯片的引线键合点采用了球形与楔形两种方式。

下面是A2700的金丝引线的球形键合点图片，接触点质量很好：

下面是另一只芯片的金丝引线的球形键合点图片，接触点质量很好：

下面是A2700的金丝引线的楔形键合点图片，接触点质量很好：

下面是另一只芯片的楔形键合点图片，细看，键合温度过高，引出金属片都变色了，接触点质量不好，寿命不长：

结束语：通过显微观看，发现一个小小的鼠标竟有这么高的技术含量，感叹科技改变世界啊！另外，仅仅从从芯片引线的键合工艺就看出厂家不同，质量不同。记得一位航天工程师朋友讲，一枚航天级486CPU芯片要5000美元。可见买仪器要注重看性价比，不能只看价格最低；有些关键仪器的采购要做好功课，才能下手。