鍵合工藝:Cu線鍵合工藝必須根據(jù)材料的物理性能和硬度進行調(diào)整。 Cu 線和 Au 線之間顯著的區(qū)別是需要使用更高的鍵合參數(shù)來獲得相似的質(zhì)量因素(拉伸和剪切強度、焊球尺寸和形狀)。超聲波功率和壓力等鍵合參數(shù)的增加,意味著陶瓷尖端的磨損會顯著增加,從而降低陶瓷尖端的有效壽命,這就是為什么推薦使用特殊陶瓷材料的Cu電線應用。
陶瓷尖端材料的聲阻和耐磨性是降低超聲波功率要求和大限度延長使用壽命的關(guān)鍵。
在Cu合金線與AL焊盤的球焊過程中,Cu線的硬度影響為顯著,它會導致焊盤的亞表面損傷(凹坑、基材損失)。這些問題常規(guī)的解決方案是增加焊盤厚度,或增加保護底鍍層(常見的是 TiW))。很多時候,這兩種方法同時實施,增加了金屬層和保護底層的厚度。
Cu線接觸氧氣后會迅速氧化,因此必須特別注意Cu線的保護。建議在邦定機上使用密閉容器,使閥芯處于無氧環(huán)境,或使用惰性氣體,如氬氣(Argon))或氨氣(N)。
Cu 氧化物是分層的,因此可以防止純 Cu 合金化、擴散或結(jié)合到接觸表面。
長期可靠性,尤其是當設備經(jīng)受高壓、高濕度溫度循環(huán)時,結(jié)果好壞參半,一些聲稱沒有問題,而另一些則報告在 500 多次循環(huán)后出現(xiàn)多次故障。
與 Cu 的加工硬化相關(guān)的一種失效模式是頸部斷裂,這在溫度循環(huán)試驗中很常見。
目前已有加工銅線產(chǎn)品的生產(chǎn)設備,但大多局限于功率器件中的粗銅線。使用細線 (<33um) 仍然是一個挑戰(zhàn),但不是因為可焊性,而是因為上述可靠性問題。
結(jié)論:毫無疑問,Cu線是一種成本較低的材料,但它也給鍵合工程師帶來了新的挑戰(zhàn)。