打線接合
編輯打線連接是在半導體器件制造過程中,在集成電路 (IC) 或其他半導體器件與其封裝之間進行互連的方法。 雖然不太常見,但引線鍵合可用于將 IC 連接到其他電子設備或將一個印刷電路板 (PCB) 連接到另一個。 打線連接通常被認為是xxx成本效益和最靈活的互連技術,用于組裝絕大多數半導體封裝。 打線連接可用于 100 GHz 以上的頻率。
材料
編輯鍵合線通常由以下材料之一組成:
- 鋁
- 銅
- 銀牌
- 金牌
對于大功率應用,導線直徑從 10 μm 以下開始,最高可達數百微米。
引線鍵合行業正在從金向銅過渡。 這種變化是由黃金成本上漲和相對穩定且低得多的銅成本引發的。 雖然銅具有比金更高的導熱性和導電性,但由于其硬度和易腐蝕性,銅以前被認為不太可靠。 到 2015 年,預計超過三分之一的在用引線鍵合機將用于銅線。
在許多半導體和微電子應用中,銅線已成為引線鍵合互連的首選材料之一。 銅用于尺寸從 10 微米(0.00039 英寸)到 500 微米(0.02 英寸)的細線球鍵合。 銅線能夠以較小的直徑使用,提供與金相同的性能,而無需高昂的材料成本。
xxx 500 微米(0.02 英寸)的銅線可以成功楔形接合。 在需要高載流能力或存在復雜幾何形狀問題的情況下,大直徑銅線可以而且確實會取代鋁線。 制造商使用的退火和工藝步驟增強了使用大直徑銅線楔形鍵合硅的能力,而不會損壞芯片。
銅線確實帶來了一些挑戰,因為它比金和鋁都硬,因此必須嚴格控制鍵合參數。 氧化物的形成是這種材料固有的,因此儲存和保質期是必須考慮的問題。 需要特殊包裝以保護銅線并實現更長的保質期。 鍍鈀銅線是一種常見的替代品,它顯示出顯著的耐腐蝕性,盡管硬度高于純銅,價格也更高,但仍低于黃金。 在焊線制造過程中,銅線及其電鍍品種必須在合成氣體 [95% 氮氣和 5% 氫氣] 或類似的缺氧氣體存在的情況下進行加工,以防止腐蝕。 應對銅的相對硬度的一種方法是使用高純度 [5N+] 品種。
摻雜有控制量的鈹和其他元素的純金線通常用于球焊。 這個過程將兩種材料結合在一起,使用熱、壓力和超聲波能量進行粘合,稱為熱超聲粘合。 熱超聲鍵合中最常見的方法是球鍵合到芯片,然后縫合到基板。 加工過程中非常嚴格的控制增強了循環特性并消除了流掛。
結尺寸、鍵合強度和導電性要求通常決定了特定引線鍵合應用的最合適的引線尺寸。 典型的制造商制造的金線直徑從 8 微米(0.00031 英寸)到更大。 金絲直徑的生產公差為 +/-3%。
合金鋁線通常優于純鋁線,但在高電流設備中除外,因為合金鋁線更易于拉制到精細尺寸,并且在成品設備中具有更高的拉力測試強度。 純鋁和 0.5% 鎂鋁最常用于大于 100 微米(0.0039 英寸)的尺寸。
半導體制造中的全鋁系統消除了有時與純金鍵合線相關的紫色瘟疫(脆性金鋁金屬間化合物)。 鋁特別適用于熱超聲接合。
為了確保在高生產速度下獲得高質量的接合,在制造 1% 硅鋁線時使用了特殊控制。 這種類型的高級鍵合線最重要的特性之一是合金系統的均勻性。 在制造過程中要特別注意均勻性。 對 1% 硅鋁線成品批次的合金結構進行常規顯微鏡檢查。 加工也是在產生最終表面清潔度和光潔度的條件下進行的,并且允許完全無障礙的脫線。
附件技術
編輯引線鍵合的主要類別:
- 球鍵合
- 楔形接合</
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