键合工艺:Cu线键合工艺必须根据材料的物理性能和硬度进行调整。 Cu 线和 Au 线之间显着的区别是需要使用更高的键合参数来获得相似的质量因素(拉伸和剪切强度、焊球尺寸和形状)。超声波功率和压力等键合参数的增加,意味着陶瓷尖端的磨损会显着增加,从而降低陶瓷尖端的有效寿命,这就是为什么推荐使用特殊陶瓷材料的Cu电线应用。
陶瓷尖端材料的声阻和耐磨性是降低超声波功率要求和大限度延长使用寿命的关键。
在Cu合金线与AL焊盘的球焊过程中,Cu线的硬度影响为显着,它会导致焊盘的亚表面损伤(凹坑、基材损失)。这些问题常规的解决方案是增加焊盘厚度,或增加保护底镀层(常见的是 TiW))。很多时候,这两种方法同时实施,增加了金属层和保护底层的厚度。
Cu线接触氧气后会迅速氧化,因此必须特别注意Cu线的保护。建议在邦定机上使用密闭容器,使阀芯处于无氧环境,或使用惰性气体,如氩气(Argon))或氨气(N)。
Cu 氧化物是分层的,因此可以防止纯 Cu 合金化、扩散或结合到接触表面。
长期可靠性,尤其是当设备经受高压、高湿度温度循环时,结果好坏参半,一些声称没有问题,而另一些则报告在 500 多次循环后出现多次故障。
与 Cu 的加工硬化相关的一种失效模式是颈部断裂,这在温度循环试验中很常见。
目前已有加工铜线产品的生产设备,但大多局限于功率器件中的粗铜线。使用细线 (<33um) 仍然是一个挑战,但不是因为可焊性,而是因为上述可靠性问题。
结论:毫无疑问,Cu线是一种成本较低的材料,但它也给键合工程师带来了新的挑战。