銅線鍵合在多印線IC封裝中的應用研究.pdf

1、目前半導體行業(yè)的發(fā)展水平成為一個國家的科技發(fā)展水平中一個相當重要的指標.而半導體行業(yè)的發(fā)展有兩個重要的領域需要配合同步展開.一是市場,二是成本.
　　 隨著芯片制造技術的不斷提高,完成同樣功能所需要的芯片面積越來越小,相應的成本也越來越低.但是封裝所需的材料和制程基本上沒有特別大的變化,因此封裝的成本也就越來越凸顯出來.傳統(tǒng)的封裝技術采取超聲熱壓焊鍵合,主要材料是金絲,而全球金價的持續(xù)上漲對封裝成本的影響是非常顯著的.以金線的成

2、本占多引線IC封裝總成本的30％左右計算,假設目前封裝制造企業(yè)的利潤在10％,如果金價從900美金/盎司漲到1200美金/盎司,封裝總成本就要增加10％左右,會將目前的利潤全部吃掉.
　　 于是一種新的可替代金線的材料一銅線,就被寄予厚望.自20世紀70年代銅線被引進以來,銅線鍵合在半導體組裝工藝中越來越受歡迎。銅線與金線相比,不但具有更高的強度和剛度,而且具有優(yōu)良的機械和電學特性。而且在銅線鍵合中金屬間的生長也比在金線鍵合中的

3、生長慢得多,這樣,在IC壽命周期內,可以增加鍵合穩(wěn)定性和器件性能。銅線成為取代用了幾十年的金線的最佳選擇.
　　 然而銅線也有其很突出的局限性.主要有兩點:硬度大和易腐蝕.由于銅本身的硬度比金大,所以銅更容易損壞微芯片的表面。由于銅線本身比金線不容易變形,所以它對焊盤的應力也更大。這使得銅線在多層焊盤結構、低K介質和BOAC(Bonding On Active Circuit)的芯片應用上受到了很大限制.另外,銅很容易腐蝕和發(fā)生

4、相互反應。在焊線燒球期間的銅氧化反應會導致導線鍵合球的大小和形狀發(fā)生變化,降低焊線的成功率,尤其對于多引線的封裝.因此半導體封裝業(yè)界需要開發(fā)特殊的設備,材料和工藝來引入銅線鍵合.目前而言,大規(guī)模的銅線鍵合生產還只集中在低引腳的封裝中.
　　 本課題的目標就是對銅線鍵合在多引線IC封裝中的應用進行研究,力求使銅線突破僅在功率器件封裝中的局限,成為封裝行業(yè)新的標準材料.第一章簡單介紹了絲球鍵合工藝和本課題的一些研究方法.第二章對銅線