新型铜线键合技术

·铜线键合工艺一、铜线工艺对框架的特殊要求-------铜线对框架的的要求主要有以下几点：1、框架表面光滑，镀层良好；2、管脚共面性良好，不允许有扭曲、翘曲等不良现象。

3、管脚粗糙和共面性差的框架拉力无法保证且容易出现翘丝和切线造成的烧球不良，压焊过程中容易断丝及出现tail too short ；二、保护气体----安装的时候保证E-torch上表面和right nozzle 的下表面在同一个平面上．才能保证烧球的时候，氧化保护良好．同时气嘴在可能的情况下尽量靠近劈刀，以保证气体最大范围的保护三、劈刀的选用——同金线相比较，铜线选用劈刀差别不是很大，但还是有一定的差异：1、铜线劈刀T 太小2nd容易切断，造成拉力不够或不均匀2、铜线劈刀CD不能太大，也不能太小，不然容易出现不粘等现象3、铜线劈刀H与金线劈刀无太大区别（H比铜丝直径大8µm即可，太小容易从颈部拉断）4、铜线劈刀CA太小线弧颈部容易拉断，太大易造成线弧不均匀；5、铜线劈刀FA选用一般要求8度以下（4-8度）6、铜线劈刀OR选用大同小异四、压焊夹具的选用铜线产品对压焊夹具的选用要求非常严格，首先夹具制作材料要选用得当，同时夹具表面要光滑，要保证载体和管脚无松动要，否则将直接影响产品键合过程中烧球不良、断线、翘丝等一系列焊线问题。

·铜线的特性及要求1. 切实可行的金焊线替代产品。

2. 细铜焊线（<1.3mil）3. 铜焊线，机械、电气性质优异，适用于多种高端、微间距器件，引线数量更高、焊垫尺寸更小。

铜焊线（1.3-4mil）4.铜焊线，不仅具有铜焊线显著的成本优势，而且降低了铜焊点中的金属间生长速度，这样就为大功率分立封装带来了超一流的可靠性。

·成本优势由于铜的成本相对较低，因此人们更愿意以铜作为替代连接材料。

对于1mil焊线，成本最高可降低75%*，2mil可达90%*，具体则取决于市场状况。

键合铜线的调研报告调研报告：键合铜线一、背景介绍键合铜线是一种新兴的电子封装材料，用于半导体器件中的电子连接。

通过将导线与芯片或电路板之间进行键合，实现信号和电力的传输。

二、发展历程键合铜线的发展历程可以追溯到20世纪60年代末。

当时，由于硅片芯片的引入，需要一种可靠的电子连接方式来连接芯片和外部电路。

最早使用的是金线键合技术，但由于缺乏适应小尺寸、高密度制造需求的能力，逐渐出现了对键合材料的需求，以满足新一代电子器件的封装和封装需求。

在20世纪70年代，键合铜线开始被用作半导体封装的替代材料。

与传统的金线键合相比，键合铜线具有更高的导电性能、更好的可靠性和更低的成本。

然而，在当时的技术条件下，针对键合铜线进行精确的制造和控制仍然是一个挑战。

三、技术进展及应用随着技术的不断发展，现代键合铜线已经取得了长足的进步。

在制造和控制技术方面的改进使得键合铜线适应了更小、更高密度的封装需求。

通过改善材料和键合工艺，键合铜线的可靠性也得到了显著提高。

目前，键合铜线已经广泛应用于各种封装领域，在电子消费品、汽车电子、通信设备等高技术领域具有重要的地位。

例如，用于智能手机中的封装工艺需要键合铜线以满足高性能和高可靠性的需求。

四、优势和挑战键合铜线相比传统的金线键合具有多项优势。

首先，键合铜线具有更高的导电性能，可以支持更高的信号传输速度。

其次，键合铜线的成本较低，可以使整体的封装过程更加经济高效。

此外，键合铜线还具有良好的可靠性和稳定性。

然而，键合铜线的发展还面临一些挑战。

首先，键合铜线需要满足高能效和高性能的要求，因此对材料的纯度和制造工艺的要求更高。

其次，键合铜线需要高精度的制造和控制技术，以确保键合点的准确性和一致性。

此外，键合铜线还面临着在高温环境下的稳定性和电迁移等问题。

五、发展趋势随着电子封装需求的不断增加，键合铜线的应用前景广阔。

未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高速通信领域：随着5G通信技术的发展，对封装的要求越来越高。

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。

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。

封装键合铜线参数指摘我从事半导体封装已经十一年了，主要从事封装前道BG, SAW, DB 和WB的制成维护与开发，现在，由于国际金价持续走高，铜线的封装比重增加，现在，就将我这些年对铜线的研究与大家分享。

1. 镀钯铜线与裸铜线的区别。

镀钯铜线是在裸铜线的表面镀了一层钯，钯是一种很稳定的金属，优点是不被氧化。

所以与裸铜线相比，优点为，1）. 镀钯铜线的存储时间更长，对存储的环境要求没有裸铜线高；2). 钯线的焊接过程中，只需要N2保护就可以，裸铜线的焊接必须是N2，H2混合气（forming gas）;3). 在焊接工艺控制中，钯线与裸铜线没有差异，都需要采用合理的参数来控制高硬度的铜球焊接（在下面将详细叙述铜线焊接的工艺参数）。

镀钯铜线的缺点是价格高，一般是裸铜线价格2-3倍。

2. 铜线的焊接，2.1 第一点的焊接（ball bonding)由于铜球的硬度远远高于金球，所以铜线ball bond焊接易出下列废品，NSOP,Lift Metal,Crater,Golf Bond为了控制这些废品，需要用特殊的参数加以控制，以下是控制要点，1）. 焊接过程分阶段，一般分两个阶段就能焊接，对一些易产生lift metal或cratering的device，可用三个阶段焊接。

第一阶段，只用force, 不加power，这个阶段主要是把球压成型，一般地，对0.8mil的铜线，用30-50g的force, 1.0mil 40-80g, 1.2mil 60-120g,1.5mil 150-250g, 1.7mil 250-450g, 2mil 350-500g. 第二阶段，用power, 焊接force要小，这样易于焊接，不易产生NSOP，焊接的power可以用one time in a factor 的实验方法的到，而对force，一般是第一阶段force的1/2或1/3。

第一阶段主要是对crater 与lift metal的控制，第二阶段主要是对NSOP的控制，当然，第二阶段power用得很大，也会产生crater 与lift metal. 一些特殊device需要用到第三阶段，一般地，前二阶段能控制crater, lift metal，但NSOP的PPM很高时，增加第三阶段，第三阶段是在第二阶段继续增加power和减小force. 如果还有问题就打开scrub 功能或enhancer 的功能。

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。

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。

世界有色金属 2018年 8月下202铜线键合技术及设备的研究与应用分析孟 丹（辽宁华盛润瀛科技有限公司，辽宁　沈阳　１１００００）摘 要：引线键合技术在微电子封装当中起着极其重要的作用，在常规的封装工艺当中，键合引线大多使用的都是金线。

主要因为金线具有极高的导电性、延展性与稳定性。

但由于金价不断上涨，使得铜线在封装工艺当中的使用越来越广泛，本文对铜线键合技术及设备的研究与应用展开了分析，基于相关的实验数据与理论，探讨了铜线设备的升级和验收和铜线工艺的失效模式。

旨在对推进电子行业的整体发展起到帮助的作用。

关键词：铜线键合技术及设备；研究；应用中图分类号：ＴＮ４０５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１６－０２０２－２Research and application analysis of copper wire bonding technology and equipmentMENG Dan（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｈｕａｓｈｅｎｇ　ｒｕｎ　Ｙｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：Ｌｅａｄ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ，　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，　ｍｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ｌｅａｄｓ　ａｒｅ　ｇｏｌｄ　ｗｉｒｅｓ．　Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｒｅａｓｏｎ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｏｌｄ　ｗｉｒｅ　ｈａｓ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．　Ｈｏｗｅｖｅｒ，　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｉｓｉｎｇ　ｐｒｉｃｅ　ｏｆ　ｇｏｌｄ，　ｃｏｐｐｅｒ　ｗｉｒｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｗｉｒｅ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｙ，　ｔｈｅ　ｕｐｇｒａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｗｉｒｅ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｃｏｐｐｅｒ　ｗｉｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｉｔ　ａｉｍｓ　ｔｏ　ｈｅｌｐ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Keywords:　ｃｏｐｐｅｒ　ｗｉｒｅ　ｂｏｎｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；　ｒｅｓｅａｒｃｈ；　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿时间：２０１８－０７作者简介：　孟丹，女，生于１９８１年，山东莱芜人，大学，研究方向：铜线键合技术。

2024年半导体封装用键合铜丝市场需求分析1. 引言键合技术在半导体封装中起着至关重要的作用。

键合铜丝作为一种常用的键合材料，具有优良的电导性和高可靠性，被广泛应用在半导体封装行业。

本文旨在对半导体封装用键合铜丝的市场需求进行分析，探讨其市场前景和发展趋势。

2. 键合铜丝的特性键合铜丝具有以下几个重要特性：•优良的电导性：铜作为一种良好的导电材料，键合铜丝具有较低的电阻和良好的电导性能，能够有效传导电信号。

•高可靠性：键合铜丝具有良好的焊接性能和可靠性，能够承受高温、高湿和机械应力等环境条件。

•尺寸稳定性：键合铜丝具有较低的线膨胀系数，不易受温度变化和热应力的影响，能够保持稳定的尺寸。

3. 市场需求分析3.1 市场规模半导体封装市场是键合铜丝的主要应用领域之一，其市场规模主要取决于半导体封装行业的需求。

随着科技的进步和电子产品市场的不断扩大，半导体封装行业的市场需求呈现稳步增长的趋势。

根据市场研究机构的数据，预计未来几年半导体封装市场规模将继续扩大，为键合铜丝市场提供更大的需求空间。

3.2 技术创新驱动需求增长随着半导体封装技术的不断革新和发展，对键合铜丝的需求也在不断增长。

新一代芯片和封装技术对键合铜丝的要求越来越高，需要具有更好的导电性能、更高的可靠性和更低的线膨胀系数。

因此，技术创新是推动键合铜丝需求增长的重要驱动因素。

3.3 电子消费品市场的快速发展电子消费品市场的快速发展也推动了键合铜丝的市场需求。

随着智能手机、平板电脑、电视等电子产品的普及，对半导体封装的需求不断增加。

而键合铜丝作为半导体封装的关键材料，受益于电子消费品市场的发展而得到持续需求。

3.4 区域市场差异键合铜丝的市场需求在不同地区存在一定的差异。

发达地区如北美、欧洲和日本，对键合铜丝的需求相对较高，主要由其先进的半导体封装行业和电子消费品市场驱动。

而在新兴市场如中国和印度，随着电子消费品市场的快速崛起，对键合铜丝的需求也在逐渐增加。

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。