芯片设计和制造对铜丝键合工艺影响分析

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。

芯片封装键合丝材质和工艺
芯片封装键合丝是在芯片封装过程中起到连接芯片与封装基板
的作用的关键组件。

键合丝的材质通常是金属线，例如铝线或金线。

这些金属线具有良好的导电性和可塑性，能够满足芯片封装的要求。

在工艺方面，键合丝的制作涉及到一系列步骤，包括线材拉丝、清洗、涂覆、切割和焊接等工艺。

这些工艺步骤需要严格控制温度、
压力和速度等参数，以确保键合丝的质量和稳定性。

从材质角度来看，铝线和金线是常用的键合丝材料。

铝线具有
良好的导电性和可塑性，是一种经济实用的键合丝材料。

而金线由
于其优异的导电性和化学稳定性，在一些高端芯片封装中得到广泛
应用。

选择键合丝材料时需要考虑到芯片封装的具体应用场景和成
本因素。

在工艺方面，键合丝的制作工艺需要高度精密的设备和严格的
操作流程。

包括线材的拉丝工艺、清洗工艺、涂覆工艺、切割工艺
和焊接工艺等。

这些工艺步骤的精准控制对于键合丝的质量和稳定
性至关重要。

同时，工艺参数的优化也能够提高键合丝的可靠性和
生产效率。

综上所述，芯片封装键合丝的材质和工艺是影响芯片封装质量和性能的重要因素。

选择合适的键合丝材料和优化工艺流程能够提高芯片封装的可靠性和稳定性，满足不同应用场景的需求。

铜丝在引线键合技术的发展及其合金的应用一、简介目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术,引线键合,又称线焊。

即用金属细丝将裸芯片电极焊区与电子封装外壳的输入，输出引线或基板上的金属布线焊区连接起来。

连接过程一般通过加热、加压、超声等能量，借助键合工具“劈刀”实现。

按外加能量形式的不同，引线键合可分为热压键合、超声键合和热超声键合。

按劈刀的不同，可分为楔形键合和球形键合。

引线键合工艺中所用导电丝主要有金丝、铜丝和铝丝，由于金丝价格昂贵、成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。

因此人们一直尝试使用其它金属替代金，由于铜丝价格便宜、成本低、具有较高的导电导热性，并且Cu/Al金属间化合物生长速于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。

近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。

二、铜丝键合的工艺当今，全球的IC制造商普遍采用3种金属互连工艺，即：铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺，金丝与晶片铜金属化层的键合工艺以及铜丝与晶片铜金属化层的键合工艺。

近年来第一种工艺用得最为广泛，后两者则是今后的发展方向。

1. 铜丝与晶片铝金属化层的键合工艺近年来，人们对铜丝焊、劈刀材料及新型的合金焊丝进行了一些新的工艺研究，克服了铜易氧化及难以焊接的缺陷。

采用铜丝键合不但使封装成本下降，更主要的是作为互连材料，铜的物理特性优于金。

特别是采用以下’3种新工艺，更能确保铜丝键合的稳定性。

（1）充惰性气体的EFO工艺：常规用于金丝球焊工艺中的EFO是在形成焊球过程中的一种电火花放电。

但对于铜丝球焊来说，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，常造成焊球变形或氧化。

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。

新型EFO工艺是在成球过程中增加惰性气体保护功能，即在一个专利悬空管内充入氮气，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，焊球质量极好，焊接工艺比较完善。

铜线键合工艺
铜线键合工艺是半导体封装中的一个重要过程，主要用于连接芯片和外部世界。

它主要包括以下步骤：
1. 预处理：清洗并烘干芯片和引线框架，以确保良好的电导性和热导性。

2. 定位：将芯片精确地放置在引线框架上，通常使用自动化设备进行。

3. 键合：使用高温、高压和超声波技术，将铜线的一端连接到芯片的电极，另一端连接到引线框架。

这个过程需要非常精确的控制，以避免线断裂或其他问题。

4. 检测：完成键合后，会进行电性测试，以确保连接良好。

5. 清理：最后，将多余的铜线和残渣清理干净，完成整个键合工艺。

铜线键合工艺对于半导体封装至关重要，它直接影响到芯片的性能和可靠性。

芯片设计和制造对铜丝键合工艺的影响分析作者：吕劲锋来源：《中国科技纵横》2013年第13期【摘要】以实际案例为基础分析，从三极管芯片设计和制造上解决铜丝键合工艺容易造成芯片弹坑损伤的问题。

【关键词】铜丝键合弹坑芯片结构1 概要在半导体铜丝键合工艺中讨论最多的都是在封装键合领域内讨论如何改进设备，材料和工艺方法去匹配铜丝工艺，提升铜丝工艺的可靠性和实用性，但很少有讨论在芯片设计和制造方面能做多少改进。

本文重点分析芯片设计制造对铜丝工艺的的影响。

从铜丝键合工艺主要的失效分析统计来看，铜丝工艺在铝层弹坑损伤上要比金丝工艺严重得多。

弹坑损伤在封装工艺上总存在工艺宽容度窄，控制难度高的问题，容易影响三极管的良品率和可靠性。

所以改进的目标就定在如何能把芯片键合区设计成能经受住铜丝键合高强度冲击而又不容易发生弹坑损伤或是能够缓冲铜丝键合冲击应力的键合区结构上。

2 键合区铝层的分析键合区铝层是的主要作用是芯片电极的引出，作为芯片与铜线连接的地方，连接的好坏关系到芯片的电参数能否可靠输出。

铝层除了起到连接作用外，在焊线键合当中还起到一个关键的缓冲作用。

因为铝金属硬度比金，铜都低，所以在键合过程中，铝层像一张“海绵垫子”一样铺在材质脆弱的硅片上面，这样当坚硬的铜球快速打在硅片上时，巨大能量和作用力才不能直接接触硅片，而是大部分被铝层吸收消化掉了。

这个过程即完成了铜球与铝层的连接，也保护了易碎的硅片表面基本不受损。

要是想减少铜球对芯片的损伤，增加铝层厚度是最有效最直接的办法。

铝层厚度增加后肯定能吸收更多的能量，起到更好的缓冲作用。

为了确定铝层厚度增量，在原铝层3um厚的基础上用三个型号芯片各做出增量0.5um一档的四种厚度的实验片，分别为3.5um，4um，4.5um，5um。

芯片的型号也是生产中铜丝工艺弹坑出现比较多的BUL4XXA，BUL4XXB和BUL4XXC。

再把几种芯片在同等封装工艺条件下进行铜丝键合对比。

半导体器件键合用铜线标准一、铜线材料半导体器件键合用铜线应采用纯度为99.9%或更高的高纯度电解铜制成。

铜线中的杂质含量应符合相关标准，以确保其优良的导电性能和机械性能。

二、铜线尺寸铜线的尺寸应符合相关标准，包括直径、线径公差等。

不同规格的铜线应具有相应的尺寸精度和稳定性，以确保键合过程中的准确性和可靠性。

三、铜线表面质量铜线的表面应光滑、平整，无氧化、无油污等。

表面质量的优劣直接影响键合质量和器件性能，因此对铜线的表面质量要求较高。

四、铜线强度铜线应具有一定的强度，以确保在键合过程中能够承受一定的拉力和压力。

强度不足的铜线可能导致键合不良或断裂等问题。

五、铜线耐温性铜线的耐温性能应符合相关标准，能够在一定的温度范围内保持稳定的物理和化学性能。

耐温性能差的铜线可能导致键合失效或器件性能下降。

六、铜线焊接性铜线应具有良好的焊接性能，能够与半导体器件或其他材料进行可靠的焊接。

焊接性能差的铜线可能导致焊接不良或虚焊等问题。

七、铜线导电性作为导电材料，铜线的导电性能至关重要。

铜线的电阻率、电导率等参数应符合相关标准，以确保良好的导电性能和较低的能耗。

八、铜线耐腐蚀性在某些特定应用场景下，铜线可能面临腐蚀问题。

铜线应具有一定的耐腐蚀性，能够抵抗常见的腐蚀介质和环境条件。

耐腐蚀性差的铜线可能影响其使用寿命和可靠性。

综上所述，半导体器件键合用铜线需要满足多个方面的要求，包括材料纯度、尺寸精度、表面质量、强度、耐温性、焊接性、导电性和耐腐蚀性等。

这些要求共同决定了铜线的质量和性能，从而影响半导体器件的性能和可靠性。

因此，在选择和使用半导体器件键合用铜线时，应充分考虑这些因素，确保满足相关标准和实际应用需求。

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。

铜线键合优势和工艺的优化韩幸倩;黄秋萍【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、更慢的金属问渗透.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、压力和超声的优化等.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2011(011)006【总页数】3页(P1-3)【关键词】半导体封装;引线键合;铜线键合【作者】韩幸倩;黄秋萍【作者单位】苏州大学,江苏,苏州,215021;苏州大学,江苏,苏州,215021【正文语种】中文【中图分类】TN305.941 引言曾有位封装界的名人说过，是封装技术的发展真正促进了半导体应用市场的发展。

虽然根据摩尔定律，芯片的尺寸在不断地缩小，但封装技术的一次次革命才真正实现了芯片体积的微缩和价格的下降。

当今业界对日益小型化和复杂化的半导体封装不断提出新要求，对成本控制也变得迫切。

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，作为连接导线，铜线是金线的理想替代品。

2 铜线键合的优势2.1 更低的成本早在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。

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，其焊区间距为150μm～200μm，焊球尺寸为100μm～125μm，丝焊的长度很难超过3mm。

与现在的金丝用量相比，在当时的封装中金丝用得很少。

所以，实际上金的价格并不是主要问题。

然而，随着微电子行业新工艺和新技术的出现及应用，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。

一般在细间距的高级封装中，引出端达500个，金丝键合长度大于5mm，其封装成本在0.2美元以上。

铜线键合的优势与局限发布时间：2009-07-12铜线的优势随着金价的持续上涨（目前每盎司已超过800美元），金线的价格也不断高升。

虽然采用金线和铜线的制造成本基本是一样的，但是金线的材料成本却要高得多。

根据市场的行情，1mil 铜线能够节省成本高达75%，2mil 的铜线高达90%。

在功率封装中，要求使用大直径导线来达到电力负荷，这样铜线就可以为半导体封装公司节约相当可观的成本费用。

即使对于具有多达1000根（每根长达6 米）的某些精确节距封装，采用铜线也可以明显降低成本。

例如，一个精确节距QFP 或BGA 封装可能需要5 米多长的导线，而采用铜线来代替金线就可以降低大量的成本。

除了较低的成本外，铜线优良的机械和电学特性使它可以用在具有更高引线数和更小焊盘尺寸的各种高端精确节距器件中。

由于铜比金和铝的强度高50%，刚度高30%，所以它能提高优良球颈的抗拉强度，并在低长环的塑膜或封装期间能更好的控制环。

更高的抗拉强度使在精确节距应用中的一些操用于精确节距工艺的作变得更加容易。

在导线直径相同的情况下，铜的导电性要高出23%，这样在获得同等的导电性时，可采用更细的铜线。

所以，更细的铜导线可以取代更粗直径的金线功率器件，铜线的这部分提高的导电性具有明显优势。

在精确节距封装中，采用铜就可以使用更细的导线而不会影响电学性能。

在铜线键合中金属间的生长也比在金线键合中的生长慢得多，这样，在IC 寿命周期内，可以增加键合稳定性和器件性能。

铜- 铝金属间也会形成化合物，但比形成金- 铝金属间化合物所需的温度高。

随着目前器件工作温度变得更高，更慢的金属间化合物生长速率、更高的强度和更优良的电和热传导性这些优势结合起来，就为超精确节距、高可靠性线键合提供了一种效果优异，成本低廉的方法。

克服铜的局限性虽然铜有着许多优势，但它本身也有两个值得注意的局限点：硬度大和易被腐蚀。

由于铜本身的硬度比金大（纯度99.99% 的退火过的铜要比纯度99.99% 的掺杂金的硬度大很多），所以铜更容易损坏微芯片的表面。

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。

键合铜丝线径-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述键合铜丝线径是指用于键合技术的铜丝线的直径大小。

键合技术是一种将元件连接在一起的方法，通常用于电子元器件的制造和组装。

键合铜丝线径的选择对于键合技术的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。

本文将深入探讨键合铜丝线径的定义、影响因素和应用领域，旨在为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要包括引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将会对键合铜丝线径进行概述，介绍文章的结构和目的。

接着在正文部分，将会详细讨论键合铜丝线径的定义、影响因素以及应用领域。

最后，在结论部分将对文章进行总结，展望未来可能的研究方向，以及得出结论。

通过这样的结构，希望可以全面深入地探讨键合铜丝线径在工程领域的重要性和应用。

1.3 目的本文旨在深入探讨键合铜丝线径在工程应用中的重要性和影响因素。

通过分析键合铜丝线径的定义、影响因素和应用领域，旨在帮助读者更好地了解该领域的知识和技术要点，进一步推动该领域的发展和应用。

本文的目的是为读者提供全面而深入的关于键合铜丝线径的信息，帮助他们更好地应用和理解该领域的相关知识，促进技术创新和发展。

2.正文2.1 键合铜丝线径的定义键合铜丝线径是指用于键合技术的铜丝的直径尺寸。

在键合技术中，铜丝被用作连接器件和基板之间的导电材料，通过热压将铜丝与金属基板或金属引脚焊接在一起，实现电气连接。

键合铜丝线径的大小直接影响到键合效果和连接质量。

通常情况下，键合铜丝线径越粗，其传输电流的能力就越强，但是焊接时需要的压力会增大；相反，键合铜丝线径越细，焊接时的压力需求会减小，但是传输电流的能力也会受到限制。

因此，在实际的键合工艺中，选择合适的键合铜丝线径是非常重要的，需要综合考虑电气性能、力学性能和工艺可行性等因素。

通过精确控制键合铜丝线径的尺寸，可以确保键合连接的可靠性和稳定性，提高产品的性能和可靠性。

2.2 键合铜丝线径的影响因素键合铜丝线径的大小会直接影响到其在不同应用领域中的性能表现。

一种铜线键合的方法铜线键合是一种将多个电子器件或芯片连接在一起的方法，它使用铜线作为介质，通过键合技术将芯片的引脚与制作在电路板上的金属线连接起来。

这种方法被广泛应用于微电子学领域，特别是在集成电路制造中。

下面将详细介绍一种常见的铜线键合方法。

首先，铜线键合的第一步是准备工作。

在进行键合之前，需要准备好芯片和电路板。

芯片是要进行键合的器件，通常是集成电路芯片或其他微电子器件。

电路板是一个平台，上面有预先设计好的金属线路，用于与芯片进行连接。

此外，还需要准备键合机器，用于实施键合过程。

接下来，进行芯片的定位和对准。

将芯片放置在键合机器的工作台上，并使用显微镜等辅助设备观察芯片上的引脚。

通过微调阶段，确保芯片的引脚与电路板上的金属线进行正确的对准。

然后，进行键合。

键合过程中会用到铜线，通常是以线缆的形式存在。

将铜线连接到键合机器上的针尖，调整机器的参数，使线缆的位置和长度符合要求。

然后，通过机器的控制，将线缆逐一连接到芯片的引脚和电路板上的金属线上。

这个过程要非常精确，以确保连接的质量和可靠性。

在键合的过程中，还需要确保键合时的温度和压力。

温度和压力要根据具体的芯片和键合材料来设置，以确保连接的质量和稳定性。

通常键合过程需要在高温条件下进行，以便将铜线与引脚和金属线实现良好的连接。

键合时施加的压力可以通过调整机器参数来控制，并且要适当地施加在键合点上，以确保键合的牢固性。

最后，进行键合后的检查和测试。

在完成键合过程后，通常需要对键合点进行检查和测试，以确保连接的质量和可靠性。

可以使用显微镜等设备观察键合点的外观，以检查是否存在缺陷或不良现象。

此外，还可以对键合点进行电气测试，以评估连接的良好性和信号传输性能。

总结起来，铜线键合是一种将芯片与电路板连接起来的方法，它使用铜线作为介质，并通过键合技术将芯片的引脚与电路板上的金属线连接起来。

这种方法需要进行芯片的定位和对准、键合过程、键合时的温度和压力控制，以及键合后的检查和测试。

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。

铜键合丝摘要：简要介绍了目前市场中使用的各种键合丝，通过与键合金丝的对比，重点描述了键合铜丝在各方面的优势，以及制备铜丝的基本过程和影响因素、铜丝的织构等，并简要介绍了国内外关于键合铜丝的部分专利，最后对目前键合铜丝所面临的一些困难作了总结，并指出了今后研究的方向。

1 键合丝键合丝主要应用与晶体管、集成电路等半导体器件和微电子封装的电极部位或芯片与外部引线的连接。

虽然现在有不用键合丝的键合方法，但目前90%的IC的产品仍以键合丝来封装。

键合丝焊接点的电阻，在芯片和晶片中所占用的空间，焊接所需要的间隙，单位体积的导电率，键合丝的延展率，化学性能，抗腐蚀性能和冶金特性等特性必须满足一定的要求才能得到良好的键合特性。

具体来说，用于键合的键合金属丝应该具有如下特性：尺寸精度要高且均匀、不弯曲；表面光洁，没有沾污，没有伤痕；具有规定的拉断力和延伸率；焊接时焊点没有波纹；球焊时熔球的正圆度要高[1]。

元素周期表中过渡族金属元素中，金银铜铝等四种金属元素具有较高的导电性能，同时兼有上述性能，可以做为集成电路微电子封装用的键合丝。

表1列出了这四种金属材料的基本性质，包括电导、热导、弹性模量等。

表1 金银铜铝基本性质比较。

超大规模集成电路引线键合，使用最多的导电丝材料是金丝。

键合金丝是指纯度为μ的高纯金合金丝，通常采用球焊-楔焊方式键合，并常用于塑料树99.99%，线径为18~50mμ之间，由于大部分使用在高速自动键合机上，最高脂封装。

键合金丝直径一般在20~50m速焊机每秒可完成7~10根键合线，因此要求金丝具有均匀稳定的机械性能和良好的键合性能。

为适应自动化规模生产，同时要求每轴丝的长度在300，500或1000m，国外的微细丝已达到2000m，甚至3000m。

国内主要的生产研制单位有4家：山东贺利氏招远贵金属材料有限公司，常熟特种电子材料厂，昆明贵金属研究所，北京有色金属与稀土应用研究所等，年供应金丝量约1800kg。

铜丝引线键合技术的发展摘要铜丝引线键合有望取代金丝引线键合，在集成电路封装中获得大规模应用。

论文从键合工艺﹑接头强度评估﹑键合机理以及最新的研究手段等方面简述了近年来铜丝引线键合技术的发展情况，讨论了现有研究的成果和不足，指出了未来铜丝引线键合技术的研究发展方向，对铜丝在集成电路封装中的大规模应用以及半导体集成电路工业在国内高水平和快速发展具有重要的意义。

关键词集成电路封装铜丝引线键合工艺1.铜丝引线键合的研究意义目前超过90%的集成电路的封装是采用引线键合技术。

引线键合（wire bonding）又称线焊，即用金属细丝将裸芯片电极焊区与电子封装外壳的输入/输出引线或基板上的金属布线焊区连接起来。

连接过程一般通过加热﹑加压﹑超声等能量借助键合工具（劈刀）实现。

按外加能量形式的不同，引线键合可分为热压键合﹑超声键合和热超声键合。

按劈刀的不同，可分为楔形键合（wedge bonding）和球形键合(ball bonding)。

目前金丝球形热超声键合是最普遍采用的引线键合技术，其键合过程如图1所示。

由于金丝价格昂贵﹑成本高，并且Au/Al金属学系统易产生有害的金属间化合物，使键合处产生空腔，电阻急剧增大，导电性破坏甚至产生裂缝，严重影响接头性能。

因此人们一直尝试使用其它金属替代金。

由于铜丝价格便宜，成本低，具有较高的导电导热性，并且金属间化合物生长速率低于Au/Al，不易形成有害的金属间化合物。

近年来，铜丝引线键合日益引起人们的兴趣。

但是，铜丝引线键合技术在近些年才开始用于集成电路的封装，与金丝近半个世纪的应用实践相比还很不成熟，缺乏基础研究﹑工艺理论和实践经验。

近年来许多学者对这些问题进行了多项研究工作。

论文将对铜丝引线键合的研究内容和成果作简要的介绍，并从工艺设计和接头性能评估两方面探讨铜丝引线键合的研究内容和发展方向。

图1 金丝球形热超声键和过程2.铜丝引线键合的研究现状2.1工艺研究2.1.1防止铜丝氧化与金丝不同的是，铜丝在空气中极易氧化在表面形成一层氧化膜，而氧化膜对铜球的成形与质量有害，并且还有可能导致接头强度低，甚至虚焊（Non-Stick），因此必须采取措施防止铜丝氧化。