微电子封装中的贵金属键合丝

微电子封装中的贵金属键合丝

引线键合（Wire Bonding）是将半导体芯片焊区与电子封装外壳的I/O引线或基板上焊区用金属细丝连接起来的工艺技术。引线键合焊的原理是采用加热、加压和超声等方式破坏被焊表面的氧化层和污染，产生塑性变形，使得引线与被焊面紧密接触，达到原子间的引力范围并导致界面间原子扩散而形成焊合点。当今80%以上的半导体封装仍然使用引线键合技术进行组装。

半导体制造领域很少有技术能像引线键合那样经受住时间的考验，第一台引线键合机问世于上世纪50年代。作为一种低成本的封装互连方式，引线键合至今仍保持着旺盛的生命力，通过不断的改进在2.5D封装、3D封装等高密度封装中继续作为主要的内互连技术之一。2016年苹果推出的iPhone 7堆叠了16个NAND闪存芯片，支持128GB的存储空间。每个die堆叠成金字塔状，使用微小的导线连接。

引线键合所用到的金属丝即为键合丝，键合丝是微电子封装中重要的互连材料。由于金具有良好的抗腐蚀性、抗氧化性和优良的延展性、导电性，因此是目前电子工业中最普遍采用的引线材料。而鉴于纯金高昂的价格，材料成本更具优势的金合金丝、银合金丝也正得到更广泛地应用。三种贵金属键合丝的特点如下表所示：

纯金键合丝可靠性高，键合工艺成熟，并且对机台要求不高，键合效率高，仍占据高端市场。金丝纯度越高，其电阻率越低、可焊性越好，但弹性模量和抗张强度也越低，对键合弧度和强度有一定影响。

在纯金丝中通过适当的元素掺杂，可以在利用金良好化学性能的基础上降低键合丝的成本。金合金丝的可靠性接近金丝，同时拥有更高的力学强度和延展性。不过掺杂元素的引入导致键合丝电阻率提高，因而熔断电流大幅下降。

银在所有元素中具有最高的电导率和导热性，是用于键合丝生产的理想材料。由于银的化学稳定性不如金，并且银离子容易发生离子迁移，因此常采用合金化、表面镀覆、有机包覆等方法解决使用中的不足。

在键合丝市场不断细化、封装技术对键合丝要求越来越高的情况下，不同的贵金属键合丝产品将长期并存以应对各异的应用场景。先艺电子可提供多种贵金属键合丝、带以满足不同应用的需求，最小直径可达φ15μm。采取柔性化接单生产，一周即可交付。