铜线键合的抗氧化技术研究
键合铜线性能及键合性能研究
键合铜线性能及键合性能研究键合铜线性能及键合性能研究摘要：键合铜线是一种广泛应用于电子器件中的材料，其线性能和键合性能对器件的性能和可靠性具有重要影响。
本文通过对键合铜线的性能和键合过程的研究，探讨了键合铜线的特性及其在电子器件中的应用。
关键词：键合铜线，线性能，键合性能，电子器件引言键合铜线是电子器件中常见的一种连接线材料，具有良好的导电性和导热性。
电子器件通常通过键合工艺将导线与器件芯片连接起来，以实现信号传输和电源接驳。
由于键合铜线在器件中的重要作用，其性能和键合性能对器件的性能和可靠性影响巨大。
一、键合铜线的线性能键合铜线的线性能包括电导率、电阻率、电流容量和热传导性能等方面。
1. 电导率：键合铜线具有良好的电导率，可以有效传输电流。
2. 电阻率：键合铜线的电阻率直接影响其导电性能，低电阻率有利于减小线路的功耗。
3. 电流容量：键合铜线的电流容量取决于其横截面积，较大的横截面积可以承受更大的电流。
4. 热传导性能：键合铜线具有良好的热传导性能，能够迅速将热量传导到散热器或其他散热设备。
二、键合铜线的键合性能键合性能是指键合铜线在键合过程中的可焊性、可靠性和可重复性等方面的表现。
1. 可焊性：键合铜线的可焊性是指其在键合过程中与其他材料的焊接牢固程度。
优良的可焊性可以确保键合铜线与器件芯片之间的电气连接可靠。
2. 可靠性：键合铜线的可靠性是指其在使用过程中的稳定性和耐久性。
键合铜线需要能够长时间稳定地传输信号和电流。
3. 可重复性：键合铜线的可重复性是指在大量制造过程中，不同批次的键合铜线的性能保持一致。
良好的可重复性有助于提高生产效率和产品品质。
三、键合铜线的应用键合铜线广泛应用于各类电子器件中，如集成电路、芯片组件、电子封装等。
1. 集成电路：在集成电路中，键合铜线用于连接芯片与封装基座，实现电气连接和信号传输。
2. 芯片组件：键合铜线可用于连接芯片与其他组件，如电源、传感器等，实现芯片功能与外部电路的连接。
铜抗氧化处理和验证方法
铜抗氧化处理和验证方法嘿，朋友们！今天咱就来聊聊铜抗氧化处理和验证方法这档子事儿。
咱先说说铜这玩意儿，那可是在生活中到处都能瞅见的呀！像啥电线啦、铜像啦、各种铜制品。
可铜有个小毛病，就是容易氧化。
你想想，好好的一个铜物件，时间一长，变得锈迹斑斑的，多难看呀！这就好比一个漂亮姑娘，脸上突然长了麻子，那可不行！那怎么给铜做抗氧化处理呢？方法有不少呢！可以给它涂上一层保护膜，就像给它穿上了一件小外套，把氧气啥的都隔绝在外。
还有啊，可以用一些化学药剂来处理，让铜变得更“坚强”，不容易被氧化。
这就好比咱人，冬天冷了要穿厚棉袄，夏天热了要涂防晒霜，都是为了保护自己嘛！那怎么知道这抗氧化处理有没有效果呢？这可得好好验证一下。
咱可以把处理过的铜物件放在一个特定的环境里，看看它过一段时间会不会氧化。
要是一点变化都没有，那说明这处理方法很有效呀！要是还是氧化了，那咱就得找找原因，是不是处理得不够到位呀。
你说这像不像咱考试，考完了就得看看成绩咋样，要是考得不好，就得找找是哪里没学好，下次努力改进呗！还有啊，咱可以用一些专门的仪器来检测铜的氧化程度。
这就跟咱去医院体检一样，各种仪器一检查，啥毛病都能知道个大概。
要是仪器检测出来氧化程度很低，那咱就可以放心啦；要是很高，那可得赶紧想办法啦！你看，这铜抗氧化处理和验证方法多重要啊！要是处理不好，那些漂亮的铜制品不就可惜了嘛！咱可不能让它们就这么被氧化给毁了呀！咱得好好对待它们，就像对待咱自己的宝贝一样。
大家想想，要是那些历史悠久的铜像因为没做好抗氧化处理而变得面目全非，那得多可惜呀！那可是历史的见证呀！所以说呀，这铜抗氧化处理和验证方法可不能马虎。
咱平时生活中也要多留意这些铜制品，要是发现有氧化的迹象，赶紧采取措施呀！别等它变得没法挽救了才后悔。
总之呢，铜抗氧化处理和验证方法是个很值得我们去研究和关注的事儿。
让我们一起行动起来，保护好这些铜宝贝吧！它们可是我们生活中的一份子呀！难道不是吗？。
铜线键合优势和工艺的优化
Ｖｏ ｌ １ Ｉ Ｎｏ ６
．
电 子
与
封
装
ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩ ＣＳ ＆ ＰＡＣＫＡＧＩ ＮＧ
总 第９ ８期 ２ １ 年 ６月 ０ １
封 裳 、 装 ０ ｌ 嘲： ０ 与 溅？ 青
铜 线键 合 优 势 和 工 艺 的优 化
韩 幸倩 ，黄秋 萍
ｐ ａ ｔ ｒｏ ｔｍｉａｉｎ ｆ ｒｐ ｅ ｓａ ｄｕｌ ａ ｏ ｃ ｔ ｅｃ ｐ ｌ ｒ ｒｃ ｐ ｒｗｉｅａ ｄ Ｓ ｎ． ｒ ａ ｍｅｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｒ ｓ ｎ ｔ ｓ ｎｉ，ｈ ａ ｉ ａ ｙｆ ｏ ｐｅ ｒ ｎ Ｏ ｏ ｏ ｒ ｌ ｏ
Ｋ ｅ ｒ ： ｅ ｉｏ ｄ ｃｏ ａ ｋ ｇｎ ｗｉｅｂ ｎ ； ｏ ｐ ｒ ｉｅｂ ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｓ ｍ ｃ ｎ ｕ ｔ ｒ ｃ ａ ｉｇ； ｒ ｏ ｄ ｃ ｐ ｅ ｒ ｏ ｄ ｐ ｗ
应 用 中工 艺的优化 ，如 防氧化 装 置、铜 丝劈 刀的参 数 、压 力和超 声 的优 线键合
中图分类号 ：Ｔ ０ ． Ｎ３ ５ ４ ９
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１８ ．０ ０ （０ １ ６０ ０ —３ ６ １１７ ２ １ ）０ ．０ １０
显 著提升 ，而 半导 体 工业对 低成 本材料 的需求 更加
式封装 ，其焊 区间距为 １０ ｍ ２ ０ ｍ，焊球 尺寸 ５ － ０
（ 州大学 ，江苏 苏 州 ２ ５ ２ ） 苏 １ ０ １
摘 要 ：半导体封 装对 于芯 片来说是 必须 的 ， 也是至 关重要 的。封 装可 以指安 装半 导体 集成 电路
芯 片 用的外 壳 ，它不仅起 着保 护 芯片和增 强导 热性 能 的作 用 ，而且还 起到 沟通 芯 片 内部世 界 与外 部 电路 桥 梁和规 格通 用功 能 的作 用。 文章 阐述 了铜 线键 合替 代金 线 的优 势 ， 包括 更低 的成本 、 更 低 的 电阻率 、更慢 的金 属 间渗透 。再 通过铜 线的挑 战— — 易氧化 、铜 线硬度 大等 ，提 出 了在 实 际
芯片封装中铜丝键合技术的研究进展
芯片封装中铜丝键合技术的研究进展／王彩媛等・２０７・开始会形成一个焊球，然后把这个球焊接到焊盘上形成第一焊点，而楔形键合则是将引线在加热加压和超声能量作用下直接焊接到芯片的焊盘上［７］。
１．２．１球形键合球形键合过程中，通过劈刀向金属球施加压力，同时促进引线金属和下面的芯片电极金属发生塑性变形和原子间相互扩散，并完成第一焊点，然后劈刀运动到第二点位置，第二点焊接包括楔形键合和拉尾线，通过劈刀外壁对金属线施加压力以楔形键合方式完成第二焊点，焊接之后拉尾线是为下一个键合循环金属球的形成作准备。
劈刀升高到合适的高度以控制尾线长度，这时尾端断裂，然后劈刀上升到成球的高度。
形球的过程是通过离子化空气间隙的电子火焰熄灭（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｆｌａｍｅ－ｏｆｆ，既Ｕ）过程实现的。
球形键合是一种全方位的工艺（即第二焊点可相对第一焊点３６０。
任意角度），其工艺过程如图１所示。
图１球形键合过程Ｆ．唔１Ｂａｌｉｂ０啦ｐｒｏｃｅｓｓ１．２．２楔形键合楔形键合是用楔形劈刀将热、压力、超声传给金属线，在一定时间形成焊接，焊接过程中不出现焊球。
在劈刀的压力和超声波能量的作用下，金属线和焊盘金属的纯净表面接触并最终形成连接。
楔形键合是一种单一方向焊接工艺（即第二焊点必须对准第一焊点的方向）。
传统的楔形键合仅仅能在线的平行方向上形成焊点，旋转的楔形劈刀能使楔形键合机适合不同角度的焊线，在完成引线操作后移动到第二焊点之前劈刀旋转到程序规定的角度。
常见楔形键合工艺是室温下的铝线超声波键合，其成本和键合温度较低。
由于楔形键合形成的焊点小于球形键合，特别适用于微波器件，尤其是大功率器件的封装。
１．３工艺参数引线键合的工艺关键首先是温度控制。
一般温度调节范围为２００～３５０＂Ｃ，调节精度为１℃；其次是精确定位控制，即对芯片、引线框架的精确定位；然后是工作参数的设定，包括对驱动超声波换能器、线夹、电子打火的电流、电压、频率、振幅、键合压力、时间等参数的合理设置，以保证焊接点的精度、焊接质量和长期可靠性。
铜线键合技术及设备的研究与应用分析
世界有色金属 2018年 8月下202铜线键合技术及设备的研究与应用分析孟 丹（辽宁华盛润瀛科技有限公司，辽宁 沈阳 １１００００）摘 要：引线键合技术在微电子封装当中起着极其重要的作用，在常规的封装工艺当中，键合引线大多使用的都是金线。
主要因为金线具有极高的导电性、延展性与稳定性。
但由于金价不断上涨，使得铜线在封装工艺当中的使用越来越广泛，本文对铜线键合技术及设备的研究与应用展开了分析，基于相关的实验数据与理论，探讨了铜线设备的升级和验收和铜线工艺的失效模式。
旨在对推进电子行业的整体发展起到帮助的作用。
关键词：铜线键合技术及设备；研究；应用中图分类号：ＴＮ４０５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１６－０２０２－２Research and application analysis of copper wire bonding technology and equipmentMENG Dan（Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｈｕａｓｈｅｎｇ ｒｕｎ Ｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：Ｌｅａｄ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｌａｙｓ ａｎ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐａｃｋａｇｉｎｇ， ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｌｅａｄｓ ａｒｅ ｇｏｌｄ ｗｉｒｅｓ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｏｌｄ ｗｉｒｅ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｓｉｎｇ ｐｒｉｃｅ ｏｆ ｇｏｌｄ， ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｙ， ｔｈｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ａｎｄ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｉｔ ａｉｍｓ ｔｏ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Keywords: ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ； ｒｅｓｅａｒｃｈ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿时间：２０１８－０７作者简介： 孟丹，女，生于１９８１年，山东莱芜人，大学，研究方向：铜线键合技术。
半导体器件键合用铜线 标准
半导体器件键合用铜线标准随着电子科技的不断发展，半导体器件在各个领域的应用得到了广泛推广。
在半导体器件生产过程中，键合是一个重要环节，而键合用的材料也成为制约器件性能和可靠性的关键。
在过去的几十年里，金线一直是半导体器件键合的主要材料。
然而，随着技术的进步和对成本效益的不断追求，铜线逐渐取代金线成为键合的首选材料。
铜的导电性能优越，具有较低的电阻率和出色的导电性能，这对于提高半导体器件的性能和传输信号速度至关重要。
与金线相比，铜线的成本低廉，因此能够降低生产成本和器件价格，从而更好地满足市场需求。
然而，铜线在键合过程中也存在一些挑战。
与金线相比，铜线更容易氧化，而氧化会导致接触电阻的增加，影响器件的性能和稳定性。
为了克服这一问题，需要在铜线表面进行处理，通常是采用镀锡或镀银等方法来保护铜线，提高其抗氧化性能。
此外，由于铜线比金线更硬，键合过程中的压力和功率控制需要更加准确，以确保键合的质量和可靠性。
为了确保半导体器件键合用铜线的质量和一致性，制定一套相关的标准至关重要。
这些标准应该包含以下几个方面：1. 材料要求：包括铜线的成分、纯度、尺寸、形状等方面的要求。
材料的选择将直接影响键合的效果和性能。
2. 表面处理：应明确铜线表面处理的方法和要求，以保证铜线在键合过程中的稳定性和可靠性。
3. 键合过程控制：包括压力、功率、时间等参数的控制要求，以及键合过程中的监测和检测方法。
这些控制要求和方法应能够确保键合的质量和一致性。
4. 质量检验：应明确键合产品的质量检验要求，包括键合强度、电阻、导电性能、表面状态等方面的测试方法和要求。
5. 相关技术要求：除了上述要求之外，还应结合实际应用需求，指定其他相关技术要求，例如键合的可靠性、耐环境性、热稳定性等方面的要求。
通过制定和遵守相关的标准，可以提高半导体器件键合用铜线的生产效率和质量稳定性，进而推动半导体器件的发展。
此外，制定标准还有助于促进产业链上下游企业之间的合作和交流，形成共识，推动整个行业的发展。
铜丝键合工艺研究
铜丝键合工艺研究
1研究背景
螺栓铜丝键合工艺是一种重要的结构元件组装方法。
该加工工艺
严格控制结构元件的系统和联接的稳定性，主要用于机械制造中的某
些大型结构机械的焊接固定和部件的拼接组装。
因此，该铜丝键合技
术更多被用于工程、机械、设备领域，如机械油料、发电及从控机械
装置、楼宇、管路系统工程等。
2研究原理
螺栓铜丝键合工艺是指将螺栓与增强部件和连接部件之间进行多
种形式的紧固和固定连接，以增强及锁止螺栓。
螺栓头部呈表面波状，把螺栓与增强部件连接，用铜丝锁固。
铜丝的材料和形状与螺栓的相
对应，它的多孔或孔槽可与螺栓的头部表面波形紧密配合到一起。
3研究步骤
（1）螺栓头先磨到比螺纹尺寸小来使铜丝适当插入之中。
（2）用铜丝，以相匹配的头部内形尺寸，把螺栓头的表面波形紧
密的装上去，使铜丝与螺母表面形成共界面结合，从而锁止螺栓，使
其不易拧动。
（3）当铜丝在表面，螺母尺寸的前端切口处，滑动的时候，可根
据实际情况，选择固定的抓拧阻力，使螺栓与螺钉连接，使螺母连接
牢固而安全。
4研究结果
将铜丝和螺栓键合可以起到锁止螺栓的作用，进一步保证螺栓在
作用力的作用下不会出现松动等情况，确保螺丝结构元件的稳定性及
安全性和组装的可靠性。
此外，螺栓铜丝键合工艺的优势在于，它不
需要特殊的设备，能满足各种要求，同时还具有低成本、快捷等优点，因此，广泛应用于机械制造行业。
铜线产品键合异常研究与改善
铜线产品键合异常研究与改善摘要：在半导体封测行业中，组装是一个重要的工序，其中键合技术显得更为重要。
由于铜线的导热导电性、价格、机械强度均优于金线，目前金线键合改为铜线键合已经成为各大封测企业的发展方向，但是铜线键合过程中，压不上粘铝比例较高，严重影响了键合效率和封装良率。
通过分析对比，发现铜线键合过程中框架的轻微抖动使原本材质较硬的铜球与压区的结合更加困难，本论文主要通过对铜线键合压不上和粘铝的调查、分析、改善来降低异常比例，从而提升键合效率和封装良率，保证客户满意。
关键词：键合；铜线；压不上；粘铝一、引言铜线在成本、导热导电性和可靠性方面的优异表现，铜线键合已经逐步开始代替金线键合，但是在金转铜过程中，由于铜线较硬且易氧化，导致的压不上、粘铝、弹坑等异常较多，本文主要通过对A产品金线转铜线后键合不稳定进行研究和改善，以提高键合效率和封装良率，A产品在键合由金丝转为铜线后出现压不上粘铝异常，异常图片如图1.2，异常比例约占1.3%，封装良率97.43%，严重影响了键合效率和封装良率。
A产品芯片较大，其中两个压区在芯片边缘，由于框架的不平整和框架连筋处受到压板的压力，键合过程中基岛边缘部分容易轻微翘起或者出现轻微的抖动，同时观察A产品出现压不上的均在边缘压区。
A产品键合过程中压不上粘铝产品确认在轨道里压合状况时，发现框架无翘起情况下，由于装片材料不导电胶在键合高温下质地较软，容易发生形变，导致芯片会容易晃动，增加焊球与压区的结合难度。
三、异常研究及改善对A产品键合过程中压不上和粘铝问题在参数&材料方面进行了如下改善和验证：3.1DOE参数优化试验结果设计DOE试验对键合参数进行优化A产品键合异常，键合功率区间为30~55，键合压力区间为10~40，最优的结果为压不上粘铝比例0.83%，不能稳定生产。
3.2装片材料由Epoxy改为刷胶A产品的装片材料由Epoxy改为刷胶，键合压不上粘铝比例约0.15%，改为刷胶后：1、刷胶&Epoxy弹性模量对比：刷胶在200.04℃时弹性模量是2.136*108Pa，Epoxy在199.88℃的弹性模量是126.8MPa=1.268*108Pa<刷胶的弹性模量，说明刷胶相对于Epoxy在键合高温时形变量更小，更有利于压区与焊球的结合。
铜线键合氧化防止技术
铜线键合氧化防止技术[摘要] 铜线以其相较传统金线更加良好的电器机械性能和低成本特点，在半导体引线键合工艺中开始广泛应用。
但铜线易氧化的特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，并对防止铜线键合氧化进行了实验和研究。
[关键词] 铜线键合氧化失效1、引言半导体引线键合（Wire Bonding）的目的是将晶片上的接点以极细的连接线（18～50um）连接到导线架的内引脚或基板的金手指，进而籍此将IC晶片之电路讯号传输到外界。
引线键合所使用的连接线一般由金制成。
近年来，金价显著提升，而半导体工业对低成本材料的需求更加强烈。
铜线已经在分离器件和低功率器件上成功应用。
随着技术的进步，细节距铜引线键合工艺已得到逐步的改进与完善。
铜作为金线键合的替代材料已经快速取得稳固地位。
但由于铜线自身的高金属活性也在键合过程中容易带来新的失效问题。
引线键合技术又称为焊线技术，根据工艺特点可分为超声键合、热压键合和热超声键合。
由于热超声健合可降低热压温度，提高键合强度，有利于器件可靠性，热超声键合已成为引线键合的主流。
本文所讨论的内容皆为采用热超声键合。
2、铜线键合的优势与挑战与金线连接相比，铜线连接主要有着成本低廉并能提供更好电气性能的优点。
最新的研究工作已经扩展到了多节点高性能的应用。
这些开发工作在利用铜线获得成本优势的同时，还要求得到更好的电气性能。
随着半导体线宽从90纳米降低到65甚至45纳米,提高输入输出密度成为必需，要提高输入输出密度需要更小键合间距，或者转向倒装芯片技术。
铜线连接是一个很好的解决方案，它可以规避应用倒装芯片所增加的成本。
以直径20um为例，纯铜线的价格是同样直径的金线的10％左右，镀钯铜线的价格略高，但仍仅是同样直径的金线的20％左右。
如图1所示，除了较低的材料成本之外，铜线在导电性方面也优于金线。
就机械性能而言，根据Khoury等人的剪切力和拉伸力实验，铜线的强度都大于金线的强度。
铜线键合注意
铜丝键合工艺及操作注意事项对键合铜丝产生弹坑问题的相关原理的解释键合铜丝作为微电子工业的新型材料,已经成功替代键合金丝应用于半导体器件后道封装中。
随着单晶铜材料特性的提升和封装键合工艺技术及设备的改进,铜丝在硬度，延展性等指标方面已逐渐适应了半导体的封装要求。
其应用已从低端产品向中高端多层线、小间距焊盘产品领域扩展。
因而，在今后的微电子封装发展中，铜丝焊将会成为主流技术。
采用铜丝键合工艺不但能降低半导体器件制造成本，更主要的是作为互连材料，铜的物理特性优于金。
目前，铜丝键合工艺中有两个方面应予以高度重视：一是铜丝储存及使用条件对环境要求高，特别使用过程保护措施不当易氧化；二是铜丝材料特性选择、夹具选择、设备键合参数设置不当在生产制造中易造成芯片焊盘铝挤出、破裂、弹坑、焊接不良等现象发生，最终将导致产品电性能及可靠性问题而失效。
因此，铜丝键合应注意以下工艺操作事项及要求，以确保铜丝键合的稳定及可靠性。
1、铜焊线的包装和存放：铜具有较强的亲氧性，在空气中铜丝容易氧化，所以铜丝必须存放于密封的包装盒中以减少环境空气中带来的氧化现象。
于是要求各卷铜焊线必须采用吸塑包装，并在塑料袋内单独密封。
贮藏时间一般为在室温（20～25℃）下4～6个月。
铜丝一旦打开包装放于焊线机上，铜丝暴露于空气中即可产生氧化。
原则上要求拆封的铜丝在48小时（包括焊线机上的时间）内用完为好，最长不超过72小时。
2、惰性保护气体：对于铜丝球焊来说，在成球的瞬间,放电温度极高,由于剧烈膨胀,气氛瞬时呈真空状态,但这种气氛很快和周围的大气相混合，常造成焊球变型或氧化。
氧化的焊球比那些无氧化层的焊球明显坚硬，而且不易焊接。
目前，铜丝键合新型EFO工艺增加了一套铜丝专用装置（K&S公司配置相对封闭的防氧化保护装置），是在成球及楔线过程中增加惰性气体保护功能，以确保在成球的一瞬间与周围的空气完全隔离，以防止焊球氧化。
通常保护气体有两种防氧化方式：一种是采用纯度为5个“9”以上的100%氮气作为保护气体；另一种是采用90～95%氮气和5～10%氢气的保护加还原的混合气体。
键合铜线的调研报告
键合铜线的调研报告调研报告：键合铜线一、背景介绍键合铜线是一种新兴的电子封装材料，用于半导体器件中的电子连接。
通过将导线与芯片或电路板之间进行键合，实现信号和电力的传输。
二、发展历程键合铜线的发展历程可以追溯到20世纪60年代末。
当时，由于硅片芯片的引入，需要一种可靠的电子连接方式来连接芯片和外部电路。
最早使用的是金线键合技术，但由于缺乏适应小尺寸、高密度制造需求的能力，逐渐出现了对键合材料的需求，以满足新一代电子器件的封装和封装需求。
在20世纪70年代，键合铜线开始被用作半导体封装的替代材料。
与传统的金线键合相比，键合铜线具有更高的导电性能、更好的可靠性和更低的成本。
然而，在当时的技术条件下，针对键合铜线进行精确的制造和控制仍然是一个挑战。
三、技术进展及应用随着技术的不断发展，现代键合铜线已经取得了长足的进步。
在制造和控制技术方面的改进使得键合铜线适应了更小、更高密度的封装需求。
通过改善材料和键合工艺，键合铜线的可靠性也得到了显著提高。
目前，键合铜线已经广泛应用于各种封装领域，在电子消费品、汽车电子、通信设备等高技术领域具有重要的地位。
例如，用于智能手机中的封装工艺需要键合铜线以满足高性能和高可靠性的需求。
四、优势和挑战键合铜线相比传统的金线键合具有多项优势。
首先，键合铜线具有更高的导电性能，可以支持更高的信号传输速度。
其次，键合铜线的成本较低，可以使整体的封装过程更加经济高效。
此外，键合铜线还具有良好的可靠性和稳定性。
然而，键合铜线的发展还面临一些挑战。
首先，键合铜线需要满足高能效和高性能的要求，因此对材料的纯度和制造工艺的要求更高。
其次，键合铜线需要高精度的制造和控制技术，以确保键合点的准确性和一致性。
此外，键合铜线还面临着在高温环境下的稳定性和电迁移等问题。
五、发展趋势随着电子封装需求的不断增加，键合铜线的应用前景广阔。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高速通信领域：随着5G通信技术的发展，对封装的要求越来越高。
铜抗氧化工艺
铜抗氧化工艺
铜是一种容易氧化的金属，为了防止其氧化，通常需要进行抗氧化处理。
以下是铜抗氧化的一些工艺方法：
1. 化学处理：
- 化学清洗：使用酸性或碱性清洗剂，如酸洗或碱洗，去除铜表面的氧化物，使其表面得到清洁。
- 化学镀层：利用化学物质，在铜表面形成一层保护性的化学镀层，防止氧化的发生。
2. 机械处理：
- 抛光：通过机械抛光，去除铜表面的氧化层，使其呈现出光滑的表面。
- 喷砂：利用高速喷射的砂粒冲击，去除氧化物，提高表面光洁度。
3. 电化学处理：
- 电镀：利用电镀技术，在铜表面形成一层金属镀层，如镍、铬等，以提高耐氧化性。
- 阳极氧化：利用阳极氧化技术，在铜表面形成氧化层，提高耐腐蚀性。
4. 有机涂层：
- 涂漆：在铜表面涂覆一层特殊的有机涂层，形成保护层，防止氧化。
- 涂蜡：使用蜡类涂料，形成一层保护膜，防止铜氧化。
5. 合金化：
- 合金添加：将铜与其他金属或合金进行合金化，以改变其化学性质，提高抗氧化性。
6. 气相保护：
- 气相保护：在铜制品制造或加工的过程中，采用惰性气体氛围，如氮气或氩气，防止铜在高温环境中受到氧化。
7. 环境控制：
- 湿度控制：控制空气中的湿度，防止湿氧化对铜的影响。
- 封闭环境：将铜制品放置在密封的环境中，减少与空气中氧气的接触。
不同的工艺可以根据具体应用的要求选择或组合使用。
在实际应用中，选择抗氧化工艺时需要考虑成本、耐久性、外观等因素。
铜线抗氧化剂RY
铜线抗氧化剂RY-206
一、简介
RY-206是日本采用先进的技术精心合成的有色金属的抗氧化剂，使用后在其表面形成一层特殊的膜使之与空气隔开，起到抗氧化的作用。
尤其对于防止铜线的变色、氧化发黑具有特殊的功效。
可以在铜拉丝油和退火冷却水中添加，具有添加量小、效果显著的特点。
二、理化指标
外观浅黄色透明液体
密度（20℃) 1.15×10³Kg/m³
pH（2%）8.0
水溶性和水任意比互溶
铜片腐蚀（1000ppm，蒸馏水，T3铜，100℃,1h) 1a（光亮如初）
三、使用方法
在拉丝油中添加时，添加量为千分之一。
在连续退火的冷却水中添加时，添加量千分之二至千分之三。
一般要求冷却水采用去离子水或蒸馏水。
四、优点
经RY-206处理后的铜线可以长期贮存不变色，不影响其导电性能，不改变电阻，不增加表面厚度，不影响加工精度。
抗氧化剂适用于有色金属。
对于黑色金属使用防锈剂。
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Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ａｎｔｉ·Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｐｐｅｒ Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ
Ｆａｎ Ｘｉａｎｇｑｕａｎｌ，Ｗａｎｇ Ｔｅｄ ２，Ｃｏｎｇ Ｙｕｑｉ ２，Ｚｈａｎｇ Ｂｉｎｈａｉ １，Ｗａｎｇ Ｊｉａｊｉ １
测量，已知如果以同样大小的束流溅射ＳｉＯ：，溅射速 率为１１．２７ ｎｍ／ｍｉｎ。图５是ＡＥＳ剥层分析得到的ＦＡＢ 表面各元素原子数分数随溅射时间（深度）的变化， 根据ＡＳＴＭ－Ｅ１６３６标准分析，铜的氧化物“溅射厚 度”，也就是说用Ａｒ离子枪溅射０．４８ ｒａｉｎ后，表面的 氧化物层可以消除，暴露出新鲜的表面。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—３５３ｘ．２０１ １．０１．００６
制Ｍａ造ｎｕｆａ工ｃｔｕｒ艺ｉｎｇ Ｔ技ｅｃｈｎ术ｏｌｏ。ｇｌｉ，，Ｉ留
铜线键合的抗氧化技术研究
范象泉１，王德峻２，从羽奇２，张滨海１，王家楫１
（１．复旦大学材料科学系，上海２００４３３；２．日月光封装测试（上海）有限公司，上海２０１２０３）
Ｑｒｃ／（Ｌ‘ｍｌｎ １）
图Ｉ 不同Ｆｃ流量ｃｕ—ＡＩ键合推力
Ｆｉｇ．１ Ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＦＧ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ
由于实验中采用的是４Ｎ铜线。铜在窄温下氧 化的速度极慢，而高温下氧化速度却加快很多倍， 所以对于铜线键合工艺，最主要的氧化过程发生在 ＥＦＯ成球过程中，只要ＥＦＯ形成的ＦＡＢ表面基本没 有被氧化，键合界面中就不会有过量氧元素的存在。 而防止氧化的措施一般是通入保护气体，因此将重 点关注不同保护气体条件下形成ＦＡＢ的氧化情况。
● 卑
一
釜 。磊
口
暑
图６镀钯铜线的ｘ射线光电子能谱
Ｆｉｇ．６ ＸＰＳ ｏｆ Ｐｄ ｃｏａｔｅｄ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ
∞∞加∞∞∞如加ｍ
０
０．５
１．０
Ｉ．５
２．Ｏ
２．５
ｔ／ｍｉｎ
图５ Ｑ，。＝０ Ｌ／ｍｉｎ的样品ＦＡＢ表面各种元素原子数分
数随溅射时问的变化
Ｆｉｇ．５
ＦＡＢ ｓｕＦｆａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｐｕｔｔｅｒ ｔｉｍｅ ｏｆ ＱＦｃ＝０ Ｌ／ｍｉｎ ｓａｍｐｌｅ
对于ＦＧ气体流量不同的样品，采用同样的分 析方法得到ＦＡＢ初始表面氧含量和去除氧化层的 溅射时间，得到的结果如表１所示。
首先使用ＳＥＭ观察不同ＦＧ（保护气体）流量 条件下，形成的ＦＡＢ的形貌。如图２所示为５种 不同ＦＧ流量样品的全貌。
由图２可以看出，只有在Ｑ，。＝０ Ｌ／ｍｉｎ的ＦＡＢ 表面隐约有微小的裂纹，而其他几个工艺下形成的 ＦＡＢ从形貌上看不出太大的区别。用更大的倍率 观察，发现在Ｑ，。为０ Ｌ／ｍｉｎ和０．１７ Ｌ／ｍｉｎ这两种条 件下形成的ＦＡＢ的表面有明显的裂纹，而Ｑ，。为 ０．３４，０．５ｌ和０．６８ Ｌ／ｍｉｎ三种工艺条件的样品 ＦＡＢ表面则没有微裂纹，典型的形貌如图３所示。 由于Ｃｕ氧化物的物理性能和金属ｃｕ相差很大， 包括热膨胀系数、热导率和密度等。这些将导致在 ＦＡＢ形成过程中。如果金属表面发生严重氧化， 将会形成一定厚度的氧化膜，在ＦＡＢ形成之后的 冷却过程中，会出现严重的热膨胀系数失配，脆性 的氧化物表面就会出现裂纹。但是如果氧化膜的厚 度比较薄，薄至只有数个原子层厚度时，在氧化膜 和金属界面的应力会通过材料品面间距的变化予以 缓冲，从而不会在ＦＡＢ的表面形成微裂纹。
２８ Ｍ ２６ Ｍ
２４ Ｍ
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备 ｌ ８Ｍ
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Ｊａｎｕａｒｙ ２０１ １
万方数据
（ａ）直接谱
ｇ，／ｅｖ
（ｂ）微分谱 图４ Ｑ。＝０ Ｌ／ｍｉｎ样品初始表面的俄歇电子能谱 Ｆｉｇ．４ Ｓｕｒｆａｃｅ ＡＥＳ ｏｆ ＱＦｃ＝０ Ｌ／ｒａｉｎ ｓａｍｐｌｅ’Ｓ ｉｎｉｔｉａｌ ｔｉｍｅ
摘要：在铜线键合的过程中通入惰性保护气体，或在纯铜线表面涂覆金属钯防氧化层都可以 改善铜线键合的抗氧化性能。为了评价上述两种方法对铜线键合抗氧化性能的改进情况，使用先 进的材料表征方法分析不同保护气体流量情况下键合形成的金属熔球的形貌，金属熔球表面的氧 原子数分数和表面氧化层的厚度。研究表明，保护气体流量为０．５１ Ｌ／ｒａｉｎ时，可以在保证成本较 低的情况下获得最佳的抗氧化效果。通过ＸＰＳ和ＴＥＭ分析发现，铜线表面涂覆金属钯可以延长 铜线的存储寿命，降低键合界面的氧含量，提高键合的可靠性。
Ｙｏ／％
１６
ｔ／ｒａｉｎ
０．４８
ｏ．１７ １３
ｏ．４５
数值
ｏ．３４ １５．８ ｏ．２５
ｏ．５ｌ １３．２ Ｏ．１７
０．６８ １３．２ Ｏ．１７
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３６ Ｎｏ．Ｊ
１９
范象泉等：铜线键合的抗氧化技术研究
由表１可以看出，随着ＦＣ流量的增加，ＦＡＢ 样离表面初始氧含量有减少的趋势，但是由于样品 上的有机沾污中存在氧元素，所以会有个别样品的 初始氧含量出现异常。但与此同时，ＦＡＢ表面氧 化层厚度在不断下降，当ＦＧ流量大于０．５ｌ Ｌ／ｍｉｎ 时，氧化层厚度开始保持不变，也就是说 ０．５Ｉ Ｌ／ｒａｉｎ以后，继续增加ＦＧ流量对继续减轻铜 线ＦＡＢ表面的氧化状况效果很弱，为了尽量降低 生产成本，最佳ＦＧ流量应选择０．５ｌ Ｌ／ｍｉｎ左右。
表１ 不同ＦＧ流量ＦＡＢ样品表面的初始氧原 子数分数和去除氧化层溅射时间
Ｔａｂ．１ Ｉｎｉｔｉａｌ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｘｉｄｅ ｓｔｒｉｐ ｔｉｍｅ ｏｆ ＦＡＢ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＦＧ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ
参数
ＱＦｃ／（Ｌ·ｍｉｎ“）０
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ；ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ；ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｐａｌｌａｄｉｕｍ ｐｌａｔｅｄ；ｆｏｒｍｉｎｇ ｇａｓ
ＥＥＡＣＣ：２５５０Ｆ
０ 引言
为了在引线键合工艺中防止４Ｎ纯铜线（铜的 纯度为９９．９９％）表面形成氧化层，影响铜线的可 焊性，通常要在铜线键合的电子打火成球 （ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ—ｆｌａｍｅ－ｏｆｆ，ＥＦＯ）和键合过程中通入保护 气体（ｆｏｒｍｉｎｇ ｇａｓ，ＦＧ）。所使用的保护气体通常有 两种，其一是惰性气体Ａｒ…；其二是Ｎ：和Ｈ，的混 合气体【２。，其中Ｎ：的体积百分比为９ｌ％～９５％。通 常保护气体的流量越大，对纯铜线氧化的防护性越 好，但是相对成本会越高，所以选择最佳的保护气
２表面镀钯层对铜线抗氧化性能的改进
据实验观察，４Ｎ纯铜线在空气中的存储寿命 只有７天左右，而表面镀钯铜线由于在抗氧化性能 上的改进使其具有长得多的存储寿命。将在空气中 放置ｌＯ天的镀钯线进行ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ） 分析，观察镀钯线的表面氧化状况。
图６和图７为镀钯铜线的ＸＰＳ表面分析谱图， 图７为钯元素的ＸＰＳ窄谱，可见钯的３ｄ光电子能 谱存在３３５ ｅＶ和３４０．６ ｅＶ两个峰，其中３３５ ｅＶ位置 的是主峰。如果钯元素处于氧化状态，则钯元素的 ３ｄ光电子能谱的峰位将会发生一定的化学位移， 主峰将会出现在结合能大于３３６ ｅＶ的位置。由于在 钯的ＸＰＳ谱中并未观察到钯元素３ｄ峰与标准单质 钯峰位的位移。所以可以认为镀钯铜线表面钯元素 处于单质状态，而不是氧化态。从而表明镀钯铜线 即使在空气中存放１０天以上，表面仍然观察不到 明显的氧化状态，这表明镀钯铜线的寿命比４Ｎ铜 线要长。为了进一步了解纯铜线和镀钯铜线键合界 面各种元素在分布上的差异，制作了４Ｎ铜线样品 以及镀钯铜线的键合样品，键合好的芯片在２５０℃ 老化３５０ ｈＥ，用ＴＥＭ观察其键合界面的结构特征 （图８）。
Ｊａｎｕａｒｙ ２０１ １
万方数据
体流量需要考虑成本和性能两方面的影响。 本文通过ＳＥＭ和ＡＥＳ研究了不同保护气体流量
下４Ｎ纯铜线的表面氧化情况，以选出最佳的保护气 体流量。另外，使用镀钯铜线具有比纯铜线更高的 可焊性和键合可靠性一。。，本文还对镀钯铜线和４Ｎ 铜线在抗氧化性能上的差异进行了比较研究。
１ ４Ｎ铜线键合的抗氧化性能研究
对于４Ｎ纯铜线，在形成金属熔球（ｆｒｅｅ ａｉｒ ｂａｌｌ，ＦＡＢ）过程中通入Ｎ：和Ｈ：的混合气体作为保 护气体，随着保护气体流量的增大，Ｃｕ ＦＡＢ表面
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇＹ Ｖ线键合的抗氧化技术研究
的抗氧化效果越好，键合后的强度增大，键合可靠 性增强。不同保护气体流量下样品键合后推力， 如图ｌ所示，可以看出，随着ＦＧ流量（Ｑ，。）的 增大，键合点的推力呈增大的趋势。
１８ 半导体技术第３６卷第ｉ期
万方数据
图２不同ＦＧ流量时形成ＦＡＢ的形貌
Ｆｉｇ．２ ＦＡＢ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＦＧ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ
２０１１年１月
范象泉 等：铜线键合的抗氧化技术研究
。 号
一
奇 ‘磊
Ｃ 昱 口
（ｂ，Ｑｍ＝０．５Ｉ Ｌ／ｒａｉｎ
图３ ＦＧ流量为０ Ｌ／ｒａｉｎ和０．５ｌ Ｌ／ｒａｉｎ的ＦＡＢ表面形貌 Ｆｉｇ．３ Ｔｗｏ ｔｙｐｉｃａｌ ＦＡＢ ｔｙｐｏｇｒａｐｈｉｅｓ ａｔ ＱＦｃ＝０ Ｌ／ｍｉｎ ａｎｄ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｆｕｄａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＡＳＥ Ａｓｓｅｍｂｌｙ＆Ｔｅｓｔ（Ｓｈａｎｇｈａｉ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ｇａｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｒｅｄｕｃｉｂｉｌｉｔｙ ｏｒ ｐｌａｔｉｎｇ ａｎｔｉ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ ４Ｎ ｐｕｒｅ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏｏｌ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ａｉｒ ｂａｌｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ，ｓｕｒｆａｃｅ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｘｉｄｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ａｎｔｉ—ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｇａｓ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｏｆ ０．５ １ Ｌ／ｍｉｎ．Ｔｈｅ ａｎｔｉ· ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｐａｌｌａｄｉｕｍ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｒｅ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＰＳ ａｎｄ ＴＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｗｉｔｈ ｐａｌｌａｄｉｕｍ ｐｌａｔｅｄ ｃａｎ ｅｘｔｅｎｄ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ，ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．