事实上， 作为内引线必须有稳定的机械性 能， 均匀的直径， 光亮的表面， 且应无污染、无 尘埃。因此， 为了保证焊接质量， 理想的引线材
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第９卷 第５期 ２００７年５月
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ＆ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
以需要选用专用的劈刀。铜线专用劈刀应考虑到 制范围内。
铜线的机械性能， 并应对劈刀的结构尺寸作相应
另一种方法是将轨道键合区的加热块独立出
的改进， 以便较好地解决焊球球形和焊脚楔形不 良的问题。需要注意的是， 专用劈刀的选用需要 配合焊接压力、时间、功率等参数来同步调整， 才能获得理想的效果。适当增加芯片电极铝层厚 度， 也可以改善焊不粘问题， 避免芯片焊伤。
２ 铜线特性
表１所列是铜线和其它金属材料的特性比较。 从表１中可以看出： （１） 铜的导电率比金和铝好得多， 接近于银。 而且铜的金属间扩散率较小， 金属间化合物生长 较慢， 因而金属间渗透层的电阻较小。这决定了 它的功率损耗更小， 以便于用细线通过更大的电 流。 （２） 铜的热导率高。它是金的１．３倍， 是铝的 １．８倍， 这决定了它本身的温度不容易升高， 因而 更有利于接触面的热传递， 更能适应于高温环境 条件。 （３） 铜 的 抗 拉 强 度 高 。 对 同 样２．０ ｍｉｌ的 线 来 说 ， 铜 线 的 引 线 拉 力 约 为５５ ｇ， 金 线 约２５ ｇ， 铝 线约２０ ｇ。可见铜线约为金线的２倍， 铝线的３倍。 加上铜的硬度大， 强度高， 这个特性非常有利在
３ 失效分析
铜线键合作为热超声键合的一种， 和金线键 合一样， 同样存在焊球变形、焊脚拖尾、脱焊、 键合强度低等失效问题。影响键合质量、造成失 效的因素如表２所列。
铜线由于其自身的特点， 和金线相比， 在键 合过程， 容易发生其它的失效。其主要表现首先 是铜的金属活性较强， 在高压烧球时极易氧化。 一旦焊球氧化， 铜线将无法和芯片电极正常键 合， 这会出现焊不粘、拉力强度不足、焊伤等失 效问题； 故需要采取相应的防氧化保护措施。通 常采用一定比例的氢氮混合气体进行烧球保护； 同时需对焊接温度、压力等参数进行适当调整。 当铜线线径不同时， 相应的保护气流量、流速和 相关参数也需要重新进行调整。为了获得更好的 焊接效果， 还应在键合过程中采用超声波换能器 的多级驱动。多级驱动的目的首先是用大功率超 声波破坏铜表面的氧化层， 然后再用较低功率的 超声波完成扩散焊接。
影响因素
技术要求
解决方法
引线材料
抗拉强度、延伸强度、硬度适中， 无氧化
选择合适的材料型号， 正确存放
劈刀
端面平整、干净、无损伤， 送线顺畅
选择合适型号劈刀， 安装准确、牢固， 定期清洗、更换
芯片电极表面质量 芯片铝层清洁、无氧化、无划伤， 厚度合适（ ３￣５μｍ）
正确存放， 加强检查， 测量铝层厚度
１ 键合技术简介
引线键合技术又称为线焊技术和引线连接。 根据键合工艺特点可将其分为超声键合、热压键 合和热超声键合。
收稿日期： ２００７－ ０４－ １３
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 弹性振动， 然后经变幅杆传给劈刀， 使劈刀相应 振动； 同时， 在劈刀上施加一定的压力。于是， 劈刀就在这两种合力的共同作用下使金属丝和焊 区两个纯净的金属面紧密接触， 以达到原子间的 “键合”， 从而形成牢固的焊接。铝线键合多数采 用超声键合法。
铝质引线作为一种价格低廉、资源丰富的金 属材料， 继金线之后， 在内引线健合中也得到大 量应用； 但由于铝质材料的电阻率较高、导热性 能较差和机械强度较低 （键合线径一般要求在４ ｍｉｌ以上）， 因而难以适应中小功率器件小面积小 焊位的生产需要。
近年来， 铜线由于其良好的电器、机械性能 和较低的价格而受到业界的青睐； 从而开始在半 导体内引线键合中大展拳脚， 成为新宠。但铜线 键合并非十全十美， 由于金属活性和延展性等方 面的不足， 铜线键合对键合设备和工艺有特殊的 要求， 同时也容易带来新的失效问题。
框架表面质量
平 整 、无 氧 化 、无 污 染
正确存放， 将框架压紧、压平
键合工艺条件
键合中心呈亮点， 焊球为线径的２￣３倍， 键合拉力符合要求 调试键合压力、时间、功率以达到最佳工作点
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采用共锡工艺进行装片可在芯片和框架之间 形成一个缓冲层 （２０￣４０ μｍ）， 这样也有助于防止 芯片断裂。
而由于铜线的延展性相对较差， 当框架和轨道贴 合不紧时， 就容易出现脱球脱口等失效。为解决
４ 结束语
这一问题， 一般用机械结构 （压板） 对框架前端 （载芯板） 和后端 （引脚） 进行压紧， 然后再进行 键合。但这样一来， 在键合过程中， 载芯板将产 生机械振动， 且框架与轨道贴合程度越差， 振动 越大。如果芯片与框架之间采用共晶工艺， 由于 没有适当的缓冲层， 则芯片容易受机械应力而发 生断裂。而这种裂痕非常微小， 只有在高倍显微
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料应能和芯片电极以及框架引脚形成低电阻欧姆 接触； 并应在键合区上有强的结合力、良好的导 电性和、化学稳定性能； 同时要具有良好的可塑 性和易焊性。键合过程中还要能控制一定的几何 形状。
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℃， 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。
“可 测 试 性 是 奇 梦 达 能 否 成 功 地 将 新ＤＲＡＭ 产 品 推 向 市 场 的 一 个 重 要 前 提 条 件 。 Ａｄｖａｎｔｅｓｔ 和 奇 梦 达 在 ＤＲＡＭ测 试 领 域 拥 有 长 期 且 稳 定 的 合 作 关系， 我们很高兴能拥有如此强大的合作伙伴共 同 开 发 ＧＤＤＲ５ 大 容 量 测 试 解 决 方 案 。” 奇 梦 达 公 司 副 总 裁 暨 显 示 存 储 事 业 部 总 经 理Ｒｏｂｅｒｔ Ｆｅｕｒｌｅ 这样表示。
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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
铜线键合是目前半导体行业发展起来的一种 焊接新技术， 许多世界级半导体企业纷纷投入开 发这种工艺， 可见其广阔的发展前景。但与金线 键合相比， 铜线键合技术， 还要在设备和工艺上 加大投入， 不断探索和总结。
参考文献
镜下仔细观察方可发现； 甚至有一些裂痕， 直到 产品应用时才表现出来， 所以风险性极大。
塑封模压时保护引线的弧形弧度。 （４） 铜的化学稳定性不如金， 容易氧化 。 铜
的硬度大、延展性较差， 在一定程度上增加了焊 接的难度。
由于铜线相对于金线和铝线有较好的电器和 机械性能， 加上价格较低， 所以在半导体器件键 合中已得到重视和应用。当然， 由于金属活性和 延展性等方面的不足， 铜线的应用对生产设备、 生产工艺也提出了更高的要求。
表１ 铜线与其它金属的性能比较
材料 金 银 铜 铝
相对导电率 ７１ １００ ９５ ６０
抗拉强度 （Ｎ／ｍｍ２） 热导率 （Ｗ／ｍＫ） 金属活
低
２０
特贵
１６０￣１８０
４１８．７
较低
２５
贵
２００￣２２０
３９６．４
中
４０
中
７０￣８０
２２２
高
２５
低
表２ 失效因素与解决方法
０ 引言
引线键合是将芯片电极面朝上粘贴在封装基 座上， 再用金属丝将芯片电极 （焊位） 与引线框 架上对应的电极健合连接的过程。
金线由于具备良好的导电性能、可塑性和化 学稳定性等， 在半导体分立器件内引线键合中， 一直占据着绝对的主导地位， 并拥有最成熟的键 合工艺。但由于资源有限， 金线价格昂贵， 所以 业界一直在寻找可以代替金线的金属材料。
实际生产过程中还有一种特殊的情况应引起 重视。由于不同厂家框架的打弯角度和深度不一 致， 键合时框架与轨道的贴合程度会有所差异。
来， 使其和压板构成一个连动机构； 框架过位 时， 加热块上升、压板下压， 同时夹紧框架； 完 成键合动作后， 压板上抬、加热块下降， 同时松 开框架； 这样就可以最大限度地减少载芯板在键 合过程的机械振动， 避免芯片的断裂。
奇梦达携手Ａｄ ｖａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ 共同开发ＧＤＤＲ５测试解决方案
奇 梦 达 公 司 宣 布 与 Ａｄｖａｎｔｅｓｔ 公 司 携 手 开 发 ＧＤＤＲ５ （显示双数据速率５） 测试硬件。此次合作 旨在开发适用于ＧＤＤＲ５图形ＤＲＡＭ （动态随机存 取存储器） 的大容量测试解决方案。
ＧＤＤＲ５将 成 为 继ＧＤＤＲ３之 后 的 下 一 个 主 要 显 示 ＤＲＡＭ标 准 。 ＧＤＤＲ５ 存 储 器 性 能 将 超 过 现 有 的显示标准。全新特性和性能将使ＧＤＤＲ５成为适 用于未来高性能显示应用 （如ＰＣ显卡或游戏控制 台） 的理想产品。ＧＤＤＲ５标准目前正在由ＪＥＤＥＣ 制 定 。 新 的Ｉ／Ｏ标 准 要 成 功 地 进 入 市 场 需 要 可 制 造性的支持， 而内存测试正是制造的一个部分。
“对 拥 有 杰 出 性 能 和 特 性 的 ＧＤＤＲ５ 进 行 有 效 测试是一项极具挑战性的任务。我们非常高兴与 经 验 丰 富 的 高 性 能 显 示 ＤＲＡＭ制 造 商 奇 梦 达 合 作。”Ａｄｖａｎｔｅｓｔ的一位发言人表示。