图 ２ 引线 键 合
◆ 冲弯率 好 于金线 。
铜线工艺的风险性在于 ：
◆ 铜容 易被 氧化 ， 键合 工艺 不稳 定 。
综合 了多种金属的特性考虑 ，金线是框架类封
装 的主要 材 料 。但 是 由于 金 的价 格 较 贵 ， 线 的成 金
本 大约 为封 装成 本 的 ３ ％。 ０
２． ０ Ｍ ＿ ｌ
３． ０ Ｍ ＿ ｌ ４． ０ Ｍ ＿ ｌ ５． ０ Ｍ ＿ １
３． ０ ｕ ｍ
４ ． Ｏ ｕ ｍ ４ 一 ６ ０ ｕ ｍ Ｏ
．
６ — ８ ０ ｕｍ ０
．
同时 ， 和铜 的物理 特性 的 比较 如表 ２所示 。 金
பைடு நூலகம்
６． ０ Ｍ ｉ Ｉ
◆ 铜 的硬度 、屈 服强度等物理参数高 于金 和
铝。 键合 时需 要施 加更 大 的超 声 能量 和键 合压 力 ， 因 此 容易 对硅 芯 片造 成损 伤甚 至是 破坏 。 针 对上述 主要 差别 ，需 要在 铜线 键合 时 注意 以
下几 点 ：
当前从 成本 的角度 考 虑 ，封 装 厂开始 考 虑采用
从 表 １可 以看 出 ， 和 金 的基 本力 学 特性 都 可 嘲 铜
求
根 据上述 的特点 ，对铜 线键 合 的设计 规则 我 们
进行 了研究 ， 具体 如下 。
对芯片上铝的厚度有一定要求 ， 见表 ３具体 的 ，
电路 看可靠 性考 评 的结果 ，同时压 区下 二氧 化硅 层
要 大于 ４ ０ ０ ０埃 。
铜线的键合工艺［ 这样可以大大节约封装成本。 ２ 】 。 但
是 出于可靠 性 和工艺 的稳 定性 考虑 ，当前铜 线键 合 在集 成 电路厂 家推 广很 困难 。
本文 就铜线 键合 工艺 的 实际可 靠性 和应 用进 行
◆ 防止氧化 ， 在键合时加氮氢混合气体。
◆ 防 止对硅 芯 片损 伤 ， 芯片 本 身提 出 了一 些 对
发 展方 向 。
ａｅ ｅｉ ｓ［］ ｇｄＤ ｖｃ ，Ｓ． ｅ
◆ 发光 二极 管 （ Ｅ 封 装 也 考 虑转 为 铜 线 的 Ｌ Ｄ） 键合 封 装 ， 这也 是 当前研 究 的一 个重 要方 向 。 四
作 者简介
聂纪平 ， 高级工程 师， 从事集成电路的研发工作。
科 技 的客 户 在 产 品价 格 及 效 能 表 现 上 有 明显 的优
ＳＣ ｏ 设计要求 ， 同时具备 ３ 位架构的复杂度与 ８１ ２ ／ ６
位 架 构 的 价 格成 本 ， 对 是 目前 ＳＣ工 程师 所 讲 求 绝 ｏ 设 计轻 薄 及低 耗 电安 全产 品 的最佳选 择 。
势 。几 家 客户 的采用 发挥示 范作 用 ， 产生连 锁效 应 ， 使 得 更 多 同领 域 的芯 片 厂 商 转 向晶 心科 技 的处 理 器 。晶心科 技 以低成 本 、高效 能的一 系列 核心处 理 器 产 品 ， 到爆 炸性创 新 ， 旦进 入到 一个产 品 的应 达 一 用领 域 ， 可大 幅提升 在该 领域 的渗透 率 。 便 晶心科 技
也 将 持 续 努 力 ， 以满 足 客 户需 求 、共 创 双赢 为 目 标 。” 四
晶 心 科 技 有 机 会 跃 升 为
全球 第二大处理器 ｌ 供货商 Ｐ
经 过 数 年 的 努力 经 营后 ， 晶心 科 技 （ ｎ ｅ ） Ａ ｄ ｓ 已
成 为 中 国 台湾 及 中 国大 陆 Ｉ 计 厂 商 处 理器 核 心 ｃ设
要求 。
了研 究 ，可 以对集 成 电路 产 品全 面推 广铜 线工 艺有
重要 的应 用价 值 。
◆ 严格 控制 加工 工艺 ， 做好 弹坑 检查 。 并
２ ２铜线 工 艺对 集成 电路 设 计规 则 的要 ．
２ 铜线工 艺的特 点和可靠性分析
２ １ 金 属和 金 的物 理 特 性 比较 ．铜
４８７ １ ． ３６４ ９ ．
２２ ２
较低 中
高
２ ５ ４ ０
２ ５
艺步骤 ， 该工艺确保了芯片和外 围引出的欧姆接触
和可 靠性 ， 图 ２所示 。 如
铜 线 的优 势 如下 ：
◆ 铜有 明显 的价格优 势 。
◆ 铜 的导 电性 和导 热性 均好 于金 线 。
框 架
ｉ ｔｒ ｏ ｎ ｃｉ ｎ ｎ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｍａｅ ｉｌ ｎ ｄ ａ ｃ ｄ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ ｏ ｔｒａ ｉ ａ ｖ ｎ ｅ ｓ ｍｉｏ ｄ ｃｏ
◆ 对于要求较高的工业级应用领域 ， 如何评估
铜 线 工 艺 的可靠 性 ， 也是 今后 工作 的重 点 。
◆ 对 于设 计 公 司来 说 ， 完善 铜 线键 合 工 艺 的设
上接第 ６ ７页
３ 铜 线 键 合 的 下一 步 发展
◆ 对 于 芯片 尺度 封装 （ Ｓ 工 艺来 说 ， 何进 Ｃ Ｐ） 如 行进 一 步优 化铜 线 工艺 、 降低 成本 ， 是今 后工 作 的方
向。
参 考 文 献
［】 可 为 ， １李 ． 集成 电路 芯 片封 装 技 术 ， ， 京 ， ［ 北 Ｍ］ 电子 工业 出版社 ，０ ７ ３月 ． ２０ 年
热导率 （ ／ｌ） Ｗ Ⅱ（ Ｉ
２６４ ９ ．
金属 布 氏 活 性 硬 度
低 ２ ０
１２铜线工 艺引入 的考虑 ．
对 于封 装工 艺来说 ，引线键 合是 一个 重要 的工
银 铜
铝
１０ ０ ９ ５
６ ０
１０ ８ ６ ～１０ ２Ｏ ２Ｏ Ｏ～ ２
７ ～ ８ Ｏ ０
表 ３铜线键合对铝层厚度的要求
橱 缱
０． Ｍ ＿ ８ ｌ
以满足集成 电路对于键合工艺的要求。铜线有较好 的伸长率和破断力 ，以及散热和电阻率都可以满足
封装 工艺 的要求 。
表 １铜 （ ｕ 丝和 金 （ ｕ 丝 的 力学 性 能 对 照 Ｃ） Ａ）
盲 释
．
帼
１ Ｏ ｍ ｕ
［］ 向东 ，半 导体 封装 行业 中铜 线键 合 工 艺 的应 ２．毕 用 ，】 ［， Ｊ 电子 与封 装 ，００ １ （ ，— ． ２ １ ，０ ８） １４
【】 ｉｏ ｚ ． Ｔ ｅｕ ｅ ｆ ｏ ｐｒ ｉ ｓａ ｌ ｒａ ｖ ３． ｎ ｕ Ａ Ｌ ｈ ｓ ｐ ｅ ｒ ａ ｎａ ｅｎｔ ｅ ｏｃ ｗ ｅ ｔ ｉ
ｐｃ ａｉｇＪ． ｎ ｅ ， ９ ９１ （ ：９ ａｋ ｇ ［ Ｋ ｓ ｐ １ ９ ，１ ２）５ ６ ｎ ］ Ｒ
ｌ］Ｊ Ｓ ２ ｅｉｓ Ｒ ｌ ｂｌｙＴ ｓ Ｍｅ ｏ ｓ ｏ ａ ｋ ４． Ｅ Ｄ ２Ｓ ｒ ， ｅｉ ｉｔ ｅｔ ｔ ｄ ｒ ｃ — ｅ ａ ｉ ｈ ｆ Ｐ
计规则 和特殊要求 ， 增加设计的冗余度 ， 也是工作 的
Ｉ Ｐ的主要供货商之一 。
在 全球处 理器 Ｉ 二大 厂 ＭＩＳ宣布 出售寻 求 Ｐ第 Ｐ 买 家后 ，晶心科 技有 机会取 而代 之成 为全球 仅次 于
代最具安全防护功能的 ３ 位处理器 Ａ ｄｓｏｅ ２ ｎｅＣ ｒ Ｍ Ｔ
Ｓ ０ 。 该 产 品 是 基 于 高 省 电效 率 的 Ｎ ０ 核 心 ， Ｎ８ Ｉ ８１ 加 上 具 有 安 全 防 护 功 能 的 内存 保 护 单 元 （ ｅｕｅ Ｓｃｒ ＭＰ 而设 计 的 。除 了在 权 限控 管上有 完善 的协 议 ， Ｕ）
Ａ Ｍ的第 二大 处 理器 Ｉ Ｒ Ｐ供货 商 。 晶心 科 技林 志 明总 经 理 表示 ： 晶心科 技 以协 “
并且在程序代码及数据方 面提供硬件 的保护机制 ， 使 Ｓ８１ Ｎ ０ 可有效防止侧漏信息的攻击 。
晶 心科 技 技 术 长兼 研 发 副 总苏 泓 萌 博 士表 示 ，
６ ０—
．
８． ０ ｕ ｍ
ｈｔ ｌ ｔｐ：ｗｗｗ．ｉｍａ ．ｏ ｌ ｃｃ ｇｃ ｍ
■ ●ｌＩ成 ｉ 【■【 ｒＣｉ ！ ｎｔｔｒ — ｈｎａ 路 ｊ 】集 ｅｃ ■ ｉ ｅ ｄｕ Ｃａｇ电 ｔ 国
些策略要素 ，晶心科技于本次论坛中正式发表全新
一
Ｊ 与 ｉ ｒ ＿ 旦— － ＪＭ一 ． 产ｌ 业，
林 志 明总 经 理 还表 示 ：“ 几 年 中低 阶 电子 产 近
品 使 用 的 芯 片普 遍 存 在 平 均 销 售 价 （ Ｓ 及 毛 利 Ａ Ｐ） 率 的压力 ， 晶心科 技 的 ３ 位 处理 器在 这市场 上 大 而 ２ 有斩 获 ， 快速 取得 客户认 同 ， 并 主要原 因之 一 即晶心
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Ｉ ｝ １ 。ｍ ，￣ 互 ｔ 夏 搴 １４ ， ∞ 嘈， ０ ｍ １０ Ｘ－ ２１ ５ １ ７ １８ ８ ‘ ． １１ ０
１． Ｍ ＿ ０ ｌ １． ２ Ｍ ＿ Ｉ １． ５ Ｍ ． １
１． ｕｍ ５ ２ Ｕ ｍ ０ ３． ０ ｕｍ
助客户将处理器快速导人新产品中为 目 。并依客 标
户 应用 ， 供 客制化 的服务 ， 对 Ａ ｄｓ 提 针 ｎ ｅ 处理 器 架构
进 行优 化 的设计 ，大 幅提 升客 户 的系统性 能并 缩减
客 户 的芯片 成本 。”
针 对 智 能 卡 相 关 应 用 所 设 计 的 安 全 核 心 Ａ ｄｓ ｎｅ Ｃ ｒＴＳ ８ Ｉ可 让 客户 快速 完 成智 能卡 相关 应 用 的 ｏｅ Ｎ ０ ， Ｍ ＳＣ设 计 ， 短产 品认 证及 上 市 的 时间 ， ｏ 缩 以抢 食此 百 亿 级 的大饼 。Ａ ｄｓ ｏｅ Ｎ ０ ｎ ｅＣｒＴＳ ８ １能完全 符合 新一 代 Ｍ
诞生的封装设想 。推动其发展的因素一直是 ： 功率 、
重量 、 引脚 数 、 寸 、 尺 密度 、 电响应 、 可靠 性 、 热耗 散 ，
以及 价格 等 。
金