光子引线键合的材料

光子引线键合是在半导体器件制造过程中在集成电路(IC)或其他半导体器件与其封装之间进行互连的方法。虽然不太常见，但引线键合可用于将IC连接到其他电子设备或从一个印刷电路板(PCB)连接到另一个。引线键合通常被认为是Z 具成本效益和灵活性的互连技术，用于组装绝大多数半导体封装。引线键合可用于100GHz以上的频率。

光子引线键合线通常由以下材料之一组成：

1. 铝

2. 铜

3. 银

4. 金子

线径从15μm开始，Z 高可达数百微米，适用于高功率应用。

引线键合行业正在从金过渡到铜。这种变化是由金价上涨和铜价相对稳定且低得多的原因引起的。虽然具有比金更高的导热性和导电性，但由于其硬度和腐蚀敏感性，铜以前被认为不太可靠。到2015年，预计将有超过三分之一的在用引线键合机用于铜。

铜线已成为许多半导体和微电子应用中引线键合互连的首 选材料之一。铜用于尺寸从10微米（0.00039英寸）到500微米（0.02英寸）的细线球键合。铜线能够以更小的直径使用，提供与金相同的性能，而无需高昂的材料成本。

可以成功地楔形接合长达500微米（0.02英寸）的铜线。在需要高载流能力或存在复杂几何形状问题的情况下，大直径铜线可以并且确实可以替代铝线。制造商使用的退火和工艺步骤增强了使用大直径铜线楔形键合到硅的能力，而不会损坏管芯。

铜线确实带来了一些挑战，因为它比金和铝都硬，因此必须严格控制键合参数。氧化物的形成是这种材料固有的，因此储存和保质期是必须考虑的问题。需要特殊包装以保护铜线并延长保质期。钯涂层铜线是一种常见的替代品，它已显示出显着的耐腐蚀性，尽管硬度高于纯铜且价格更高，但仍低于金。在引线键合的制造过程中，铜线及其电镀品种必须在合成气体[95%的氮气和5%的氢气]或类似的缺氧气体存在下进行加工，以防止腐蚀。应对铜的相对硬度的一种方法是使用高纯度[5N+]品种。

红色、绿色、蓝色表面贴装LED封装，带有金线键合细节。

掺入可控数量的铍和其他元素的纯金线通常用于球焊。该过程将要使用热、压力和超声波能量粘合的两种材料结合在一起，称为热超声粘合。热超声焊接中Z常见的方法是球焊到芯片上，然后针脚焊接到基板上。加工过程中非常严格的控制增强了循环特性并消除了下垂。

结尺寸、键合强度和导电性要求通常决定了Z适合特定引线键合应用的引线尺寸。典型的制造商制造直径为8微米（0.00031英寸）及更大的金线。金线直径的生产公差为+/-3%。

除了在大电流设备中，合金铝线通常比纯铝线更受欢迎，因为在成品设备中更容易拉伸至精细尺寸和更高的拉力测试强度。纯铝和0.5%的镁铝Z常用于大于100微米（0.0039英寸）的尺寸。

半导体制造中的全铝系统消除了有时与纯金键合线相关的“紫色瘟疫”（脆性金铝金属间化合物）。铝特别适用于热超声键合。

为了确保在高生产速度下获得高质量的粘合，在1%硅铝线的制造中使用了特殊控制。这种类型的高级键合线Z重要的特性之一是合金系统的均匀性。在制造过程中要特别注意均匀性。定期对成品批次的1%硅铝线的合金结构进行显微镜检查。加工也是在能够产生Z 终表面清洁度和光滑饰面的条件下进行的，并且可以完全无障碍地解卷。