銅線鍵合在多印線IC封裝中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展水平成為一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展水平中一個(gè)相當(dāng)重要的指標(biāo).而半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展有兩個(gè)重要的領(lǐng)域需要配合同步展開(kāi).一是市場(chǎng),二是成本.
　　 隨著芯片制造技術(shù)的不斷提高,完成同樣功能所需要的芯片面積越來(lái)越小,相應(yīng)的成本也越來(lái)越低.但是封裝所需的材料和制程基本上沒(méi)有特別大的變化,因此封裝的成本也就越來(lái)越凸顯出來(lái).傳統(tǒng)的封裝技術(shù)采取超聲熱壓焊鍵合,主要材料是金絲,而全球金價(jià)的持續(xù)上漲對(duì)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(jì)算,假設(shè)目前封裝制造企業(yè)的利潤(rùn)在10％,如果金價(jià)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(huì)將目前的利潤(rùn)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(jì)70年代銅線被引進(jìn)以來(lái),銅線鍵合在半導(dǎo)體組裝工藝中越來(lái)越受歡迎。銅線與金線相比,不但具有更高的強(qiáng)度和剛度,而且具有優(yōu)良的機(jī)械和電學(xué)特性。而且在銅線鍵合中金屬間的生長(zhǎng)也比在金線鍵合中的

3、生長(zhǎng)慢得多,這樣,在IC壽命周期內(nèi),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(diǎn):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(duì)焊盤的應(yīng)力也更大。這使得銅線在多層焊盤結(jié)構(gòu)、低K介質(zhì)和BOAC(Bonding On Active Circuit)的芯片應(yīng)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(yīng)。在焊線燒球期間的銅氧化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)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(duì)于多引線的封裝.因此半導(dǎo)體封裝業(yè)界需要開(kāi)發(fā)特殊的設(shè)備,材料和工藝來(lái)引入銅線鍵合.目前而言,大規(guī)模的銅線鍵合生產(chǎn)還只集中在低引腳的封裝中.
　　 本課題的目標(biāo)就是對(duì)銅線鍵合在多引線IC封裝中的應(yīng)用進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)材料.第一章簡(jiǎn)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(duì)銅線