分立器件铜线的键合特点及其工艺研究

分 立 器 件 是 集 成 电路 的 一 个 重 要 分 支 ，分 立 器 件 引线键合 是其封装 过程 中的一个 关键环 节 ，
因其 低 成 本 和 相 对 金 线 更 优 的 电 、热 性 能而 受 到
大多数半导体封装厂商 的关注 ， 目前 已在分立器
件 的封 装 中广 泛 使用 ［ １ １ 。但 是 ， 由于铜 线 键 合 使 用 和 研 发 时 间 相 对 较 短 ，对 其 键 合 工 艺 缺 乏 系 统 的 研究， 且 实 际生 产 中铜 线 产 品 的合 格 率 、 产 品生 产
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中图分 类 号 ： Ｔ Ｎ４ ０ ５
文 献标 识 码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ４ － ４ ５ ０ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ ． ０ ０ ２ ７ ． ０ ５
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键合 时间： 铜 线 需 要 比 金 线 更 长 的键 合 时 间 ，
分立 器件铜 线键 合 时需要 考虑 分立 器件 自身 的 结构特 点 ， 只有 根据 分立器 件 自身 的结 构特 点 ， 选 用 适 当的工 艺条件 和工 艺参 数 ，才 能尽可 能避 免焊 接 过程 中 出现 的各 种 问题 ，得到 较好 的产 品质 量和 可 靠性 ， 进而 提高 产 品生产 率及 设备 、 人 员效率 。 因此 ， 研 究分 立器件 铜 线键 合工 艺具有 重要 的意 义 。
ｏ ０ ｎ Ｄｉ ｌ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｑ ｅ
ＺＨＡＯ Ｓ ｕｉ ｈ ｕ ａ， Ｊ Ｉ ＮＧ Ｈａ ｉ ｓ ｈ ｉ ， ＹＡＮＧ Ｋａ ｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ｆｅ ｎｇ， ＣＨＥＮ Ｌｉ ａ ｎｇ ｆ ｅ ｎ ｇ
（ Ｔ ｈ ｅ ４ ５ ｔ ｈ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ７ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
体 的 实验 ， 给 出 了键 合 工 艺条 件 和 工 艺参数 对 分 立 器件 铜 线键 合 过 程 的影 响 。 此 研 究 对提 高 分立 器件铜 线键 合 产品 的质 量 及 可 靠性 具有 重要 意 义。
关 键词 ：分 立器 件 ； 铜 线键 合 ； 工 艺条 件 ； 工 艺参数
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Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂｅ ｓ ｔ ｈｅ ｍｅ ｒ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｄｅ ｍｅ ｒ ｉ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｐ ｐｅ ｒ ｗｉ ｒ ｅ ｂ ｏ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｕｒ ｔ ａ ｌ
合 压 力 和 小 超 声 能量 相 配合 的 方 式 。采 用 此 种 配 合方式主要 因为： 一、 大 的超 声 能 量 容 易 使 芯 片表
面 出现弹坑 ， 损坏芯 片 ； 二、 键 合 压 力 过 小 时 无 法
４ 结
论
保 证 焊 点压 实 ，容 易造 成 大 扁 球 和 不 粘 状 况 的 出 现， 使焊线状态不稳定 。
效 率 要低 于金 线 ， 许 多键 合 质 量 问题 亟 待 解 决 。 因
键 合 质 量 直接 影 响 产 品 的 可 靠 性 。分 立 器 件 引 线 键 合 材 料 主 要 有 金 线 和 铜 线 两 种 。金 线 是 分 立 器 件 键 合 的传 统 材 料 ， 近些年 ， 由于 金 线 价 格 的不 断 提 高 以及 半 导体 封 装 成 本 控 制 的要 求 ，使 得 半 导 体 制 造 商 转 而 寻 找 一种 新 型 材 料 替 代 金 线 。铜 线
１ Ｄ
电 子 工 业 专 用 设 备
封装技术与设 备
分 立器件 铜 线 的键 合特 点及 其 工 艺研 究
赵 岁花 ， 井 海石 ， 杨 凯， 王 丰， 陈良 锋
（ 中国电子科 技集 团公 司第 四十五研究所 ， 北京 ， １ ０ ０ １ ７ ６ ）
摘 要 ： 对铜 线键 合 的优缺 点及 分 立 器件 的 结构特 点进行 了具体 分 析 。根据 分 析 结果 ， 并 结 合具
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ９
此 ，研 究分 立 器 件 铜 线 键 合 的特 点 和 工 艺 具 有 重
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电 子 工 业 专 用 设 备
封装 技术 与设 备
一
般 配 合 使 用 。 分 立器 件 铜 线 键 合 一 般 采 用 大 键
造 成 球 上 半 部 表 面氧 化 。