新聞中心
您現(xiàn)在的位置：首頁 > 新聞中心
修補(bǔ)錫銅線鍵合的優(yōu)勢與局限有哪些？
[2016-07-28]
修補(bǔ)錫銅線隨著金價(jià)的持續(xù)上漲（目前每盎司已超過800美元），金線的價(jià)格也不斷高升。修補(bǔ)錫銅線雖然采用金線和銅線的制造成本基本是一樣的，但是金線的材料成本卻要高得多。根據(jù)市場的行情，1mil 銅線能夠節(jié)省成本高達(dá)75%，2mil 的銅線高達(dá)90%。在功率封裝中，要求使用大直徑導(dǎo)線來達(dá)到電力負(fù)荷，這樣銅線就可以為半導(dǎo)體封裝公司節(jié)約相當(dāng)可觀的成本費(fèi)用。修補(bǔ)錫銅線即使對于具有多達(dá)1000根（每根長達(dá)6 米）的某些精確節(jié)距封裝，采用銅線也可以明顯降低成本。例如，一個(gè)精確節(jié)距QFP或BGA 封裝可能需要5 米多長的導(dǎo)線，而采用銅線來代替金線就可以降低大量的成本。
修補(bǔ)錫銅線除了較低的成本外， 銅線優(yōu)良的機(jī)械和電學(xué)特性使它可以用在具有更高引線數(shù)和更小焊盤尺寸的各種高端精確節(jié)距器件中。由于銅比金和鋁的強(qiáng)度高50%，剛度高30%，所以它能提高優(yōu)良球頸的抗拉強(qiáng)度，并在低長環(huán)的塑膜或封裝期間能更好的控制環(huán)。更高的抗拉強(qiáng)度使在精確節(jié)距應(yīng)用中的一些操用于精確節(jié)距工藝的作變得更加容易。
在導(dǎo)線直徑相同的情況下，銅的導(dǎo)電性要高出23%，這樣在獲得同等的導(dǎo)電性時(shí)，可采用更細(xì)的銅線。所以，更細(xì)的銅導(dǎo)線可以取代更粗直徑的金線功率器件，銅線的這部分提高的導(dǎo)電性具有明顯優(yōu)勢。在精確節(jié)距封裝中，采用銅就可以使用更細(xì)的導(dǎo)線而不會(huì)影響電學(xué)性能。
在銅線鍵合中金屬間的生長也比在金線鍵合中的生長慢得多，這樣，在IC 壽命周期內(nèi)，可以增加鍵合穩(wěn)定性和器件性能。銅- 鋁金屬間也會(huì)形成化合物，但比形成金- 鋁金屬間化合物所需的溫度高。隨著目前器件工作溫度變得更高，更慢的金屬間化合物生長速率、更高的強(qiáng)度和更優(yōu)良的電和熱傳導(dǎo)性這些優(yōu)勢結(jié)合起來，就為超精確節(jié)距、高可靠性線鍵合提供了一種效果優(yōu)異，成本低廉的方法。
克服銅的局限性
雖然銅有著許多優(yōu)勢，但它本身也有兩個(gè)值得注意的局限點(diǎn)：硬度大和易被腐蝕。由于銅本身的硬度比金大（純度99.99% 的退火過的銅要比純度99.99% 的摻雜金的硬度大很多），所以銅更容易損壞微芯片的表面。由于銅線本身比金線不容易變形，所以它對焊盤的應(yīng)力更大。含有更精確導(dǎo)線、低K 介質(zhì)和BOAC 的更新型的器件結(jié)構(gòu)要求靈敏的鍵合條件。
銅很容易腐蝕和發(fā)生相互反應(yīng)。在自由空氣小球形成期間的銅氧化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線鍵合球的大小和形狀發(fā)生變化。大小和形狀的改變會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則鍵合，會(huì)使鍵合力和焊盤形變很難控制。為了消除氧化反應(yīng)的影響，銅必須被一層封裝膠囊保護(hù)起來以提供可靠的互連接。
由于銅氧化得很快，所以與銅相關(guān)的儲(chǔ)存和產(chǎn)品壽命周期也面臨著挑戰(zhàn)。改進(jìn)的設(shè)備和材料為了解決這些問題，制造商們已經(jīng)研制出了新材料來增強(qiáng)銅線的性能，尤其在精確節(jié)距應(yīng)用中。新的合金導(dǎo)線（DHF 和Icu）已被引進(jìn)，它具有更長的貨架期，而且在導(dǎo)線鍵合點(diǎn)上，它被暴露于環(huán)境條件下也不會(huì)使焊球結(jié)構(gòu)發(fā)生衰變。被引進(jìn)市場的一種新的更軟的銅鍵合線有助于降低IC 焊盤的應(yīng)力，從而顯著提高第二鍵合的強(qiáng)度。對銅線來說，第二鍵合強(qiáng)度是一個(gè)典型的很有利用前景的屬性，尤其在精確節(jié)距應(yīng)用中。與普通的銅線相比，這種新的更軟的銅線獲得了高達(dá)35% 的更高的第二鍵合拉力響應(yīng)，并且增加了鍵合的穩(wěn)健性。
為了在易腐蝕的條件下獲得更長的使用壽命，毛細(xì)管已被設(shè)計(jì)和優(yōu)化并沿著銅線起作用。為金線設(shè)計(jì)的普通毛細(xì)管不能經(jīng)受銅線的力，導(dǎo)致了銅線壽命期縮短。這反過來不僅需要停機(jī)時(shí)間來替換毛細(xì)管，還增加了材料的成本。專門為銅線鍵合研制的新型毛細(xì)管具有獨(dú)特的幾何設(shè)計(jì)特征和材料表面特性，可以獲得一致性和穩(wěn)定性高的精確的銅線第二鍵合，同時(shí)還保持了全部銅線鍵合工藝的質(zhì)量。研制這種毛細(xì)管是為了補(bǔ)償銅的固有易腐蝕性在工程技術(shù)上所面臨的挑戰(zhàn)，這種毛細(xì)管可以確保用于優(yōu)質(zhì)工藝控制和生產(chǎn)的第一和第二鍵合質(zhì)量。
為了不采用新的焊線機(jī)，制造商已經(jīng)開發(fā)出了銅升級包，以使現(xiàn)有的改進(jìn)焊線機(jī)在工作條件改變的情況下能夠繼續(xù)進(jìn)行銅線焊接工作。這一策略使制造商們可以把銅線用于高生長、大容量的產(chǎn)品中，從而進(jìn)入低成本市場。
銅升級包一方面可以使現(xiàn)有的焊線機(jī)在密封的環(huán)境中生成未被氧化的銅焊球。要獲得高成品率高可靠性鍵合就必須形成未被氧化的銅焊球。當(dāng)對焊線機(jī)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，電子燃燒熄滅（Electronic Flame Off）硬件可以在焊球形成期間通過減少導(dǎo)線周圍的氣體來提供一種無氧環(huán)境。通過在這種氣體傳輸系統(tǒng)的密封環(huán)境中進(jìn)行鍵合，采用最少的氣體就可以形成完美的焊球。
升級包另一方面含有一個(gè)接觸探測系統(tǒng)，它可以更好地控制鍵合力和進(jìn)行接觸保護(hù)。這對硬的銅焊球是一個(gè)優(yōu)勢，因?yàn)樵摵妇€機(jī)向下時(shí)可以保護(hù)表面而不會(huì)把焊球壓入表層中。
把這些優(yōu)化方法（即更軟的銅線，優(yōu)化的毛細(xì)管和改進(jìn)的工具包）綜合在一起，公司就可為前面所陳述的銅線鍵合在精確節(jié)距應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)提供一種完整的工藝解決方案。
預(yù)測
【返回】
微特云辦公系統(tǒng)
