新型铜线键合技术.pdf

第 卷 第 期 9 5 Vol.9No.5 年 月 名企产品推介 May.2007 2007 5 新型铜线键合技术 陈宏仕 汕头华汕电子器件有限公司,广东 汕头 ( 515041) 摘 要:铜线以其良好的电器机械性能和低成本特点已在半导体分立器件的内引线键合工艺 中得到广泛应用;但铜线的金属活性和延展性也在键合过程中容易带来新的失效问题。文中 对这种失效机理进行了分析。 关键词:铜线;键合;失效;内引线 0 引言 超声键合利用超声波发生器产生的能量,并 通过换能器在超高频磁场感应下迅速伸缩而产生 引线键合是将芯片电极面朝上粘贴在封装基 弹性振动,然后经变幅杆传给劈刀,使劈刀相应 座上,再用金属丝将芯片电极 焊位 与引线框 ( ) 振动;同时,在劈刀上施加一定的压力。于是, 架上对应的电极健合连接的过程。 劈刀就在这两种合力的共同作用下使金属丝和焊 金线由于具备良好的导电性能、可塑性和化 区两个纯净的金属面紧密接触,以达到原子间的 学稳定性等,在半导体分立器件内引线键合中, “键合” ,从而形成牢固的焊接。铝线键合多数采 一直占据着绝对的主导地位,并拥有最成熟的键 用超声键合法。 合工艺。但由于资源有限,金线价格昂贵,所以 热压键合是通过加热和加压的方式来使焊区 业界一直在寻找可以代替金线的金属材料。 金属发生塑性形变,同时破坏金属焊区界面上的 铝质引线作为一种价格低廉、资源丰富的金 氧化层,使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原 属材料,继金线之后,在内引线健合中也得到大 子达到原子的引力范围,进而通过原子间的吸引 量应用;但由于铝质材料的电阻率较高、导热性 力,达到 “键合”的目的。但这种焊接容易使金 能较差和机械强度较低 键合线径一般要求在 ( 4 属丝变形过大而受损,进而影响焊接键合质量。 以上 ,因而难以适应中小功率器件小面积小 mil ) 热超声键合也叫金丝球焊。其原理和工艺首 焊位的生产需要。 先是用高压电火花将金属丝端部熔成球;再在芯 近年来,铜线由于其良好的电器、机械性能 片焊位上加热加压加超声,使接触面产生塑性变 和较低的价格而受到业界的青睐;从而开始在半 形并破坏界面的氧化膜,以使其活性化;接着通 导体内引线键合中大展拳脚,成为新宠。但铜线 过接触使两金属间扩散结合而完成球焊,即形成 键合并非十全十美,由于金属活性和延展性等方 第一焊点;然后再通过精细而复杂的三维控制将 面的不足,铜线键合对键合设备和工艺有特殊的 焊头移动至引线框架的焊脚区;同时加热加压加 要求,同时也容易带来新的失效问题。 超声进行第二个点的焊接;完成楔焊后便形成了