几种键合引线的详细对比

几种键合引线的详细对比-键合金丝/键合铜线/铝键合线

键合金丝，作为应用最广泛的键合丝来说,在引线键合中存在以下几个方面的问题：

1，Au2Al 金属学系统易产生有害的金属间化合物[ ,这些金属间化合物晶格常数不同,力学性能和热性能也不同,反应时会产生物质迁移,从而在交界层形成可见的柯肯德尔空洞

( Kirkendall Void) ,使键合处产生空腔,电阻急剧增大,破坏了集成电路的欧姆联结,导电性严重破坏或产生裂缝,易在此引起器件焊点脱开而失效。

2，金丝的耐热性差,金的再结晶温度较低(150 ℃) ,导致高温强度较低。球焊时,焊球附近的金丝由于受热而形成再结晶组织,若金丝过硬会造成球颈部折曲;焊球加热时,金丝晶粒粗大化会造成球颈部断裂;

3，金丝还易造成塌丝现象和拖尾现象,严重影响了键合的质量;

4，金丝的价格昂贵,导致封装成本过高。

键合铝线，Al21 %Si 丝作为一种低成本的键合丝受到人们的广泛重视,国内外很多科研单位都在通过改变生产工艺来生产各种替代金丝的Al21 %Si 丝,但仍存在较多问题：1，普通Al21 %Si 在球焊时加热易氧化,生成一层硬的氧化膜,此膜阻碍球的形成,而球形的稳定性是Al21 %Si 键合强度的主要特性。实验证明,金丝球焊在空气中焊点圆度

高,Al21 %Si 球焊由于表面氧化的影响,空气中焊点圆度低;

2，Al21 %Si 丝的拉伸强度和耐热性不如金丝,容易发生引线下垂和塌丝;

3，同轴Al21 %Si 的性能不稳定,特别是伸长率波动大,同批次产品的性能相差大,且产品的成材率低,表面清洁度差,并较易在键合处经常产生疲劳断裂。

键合铜丝，早在10 年前,铜丝球焊工艺就作为一种降低成本的方法应用于晶片上的铝焊区金属化。但在当时行业的标准封装形式为18～40 个引线的塑料双列直插式封装(塑料DIP) ,其焊区间距为150～200μm , 焊球尺为100～125μm ,丝焊的长度很难超过3 mm。所以在大批量、高可靠的产品中,金丝球焊工艺要比铜丝球焊工艺更稳定更可靠。然而,随着微电子行业新工艺和新技术的出现及应用,当今对封装尺寸和型式都有更高、更新的要求。首先是要求键合丝更细,封装密度更高而成本更低。因此,铜键合丝又引起了人们的重视。无锡市霍尼科技采用新型工艺生产的单晶铜，利用专利工艺技术拉制成的键合铜丝完全解决了线径太小，容易氧化的问题。霍尼科技的单晶铜键合丝有如下特点：

1，良好的力学性能：较高破断力和较好伸长率的丝更利于键合。

2，优异的电学性能：封装材料的电学性能直接决定了芯片的性能指标,随着芯片频率不断提高,对封装中的导体材料的电性能提出了更高的要求。铜的电导率比金高出近40 % ,比铝高出近2 倍。

3，出色的热学性能：键合铜丝的热学性能显著优于金和铝,因此能够以更细的焊丝直径达到更好的散热性能及更高的额定功率。随着芯片密度的提高和体积的缩小,芯片制造过程中的散热是设计和工艺考虑的一个重要内容。在常用封装材料中,铜比金和铝的传热性能都要好,被广泛地用于电子元器件的生产制造中。在对散热要求越来越高的高密度芯片封装工艺中,选取铜线来代替金线和铝线是非常有意义的。并且,铜的热膨胀系数比铝低,因而其焊点的热应力也较低,大大提高了器件的可靠性。

4，性能稳定：铜键合丝金属间化合物生长速度慢铜丝与金丝焊点相比,铜线焊点中的金属间化合物( Intermetallic) 生长速度显著减小。这就降低了电阻增加量,减小了产热,提高了器件的可靠性。

2，优异的电学性能：封装材料的电学性能直接决定了芯片的性能指标,随着芯片频率不断提高,对封装中的导体材料的电性能提出了更高的要求。铜的电导率比金高出近40 % ,比铝高出近2 倍。

3，出色的热学性能：键合铜丝的热学性能显著优于金和铝,因此能够以更细的焊丝直径达到更好的散热性能及更高的额定功率。随着芯片密度的提高和体积的缩小,芯片制造过程中的散热是设计和工艺考虑的一个重要内容。在常用封装材料中,铜比金和铝的传热性能都要好,被广泛地用于电子元器件的生产制造中。在对散热要求越来越高的高密度芯片封装工艺中,选取铜线来代替金线和铝线是非常有意义的。并且,铜的热膨胀系数比铝低,因而其焊点的热应力也较低,大大提高了器件的可靠性。

4，性能稳定：铜键合丝金属间化合物生长速度慢铜丝与金丝焊点相比,铜线焊点中的金属间化合物( Intermetallic) 生长速度显著减小。这就降低了电阻增加量,减小了产热,提高了器件的可靠性。