三大引線材料、工藝助力陶瓷封裝鍵合工藝

在陶瓷封裝工藝中，引線鍵合互連技術(shù)是指采用金線、鋁絲或銅絲等金屬絲將芯上的PAD（焊盤）與基板上的LEAD（鍵合指）連接起來，實(shí)現(xiàn)芯片功能的輸出。

引線鍵合技術(shù)是一種固相鍵合方法，其基本原理是：在鍵合過程中，采用超聲、加壓和加熱等方式破壞被焊接表面的氧化層和污染物，產(chǎn)生塑性變形，使得引線與被焊接面親密接觸，達(dá)到原子間的引力范圍并導(dǎo)致界面間原子擴(kuò)散而形成有效焊接。 三大鍵合金屬引線——金、鋁、銅

金屬引線要考慮芯片類型、封裝種類、焊盤大小、金屬引線直徑、焊接方法，以及金屬引線的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等有關(guān)信賴度的指標(biāo)。典型的引線材質(zhì)有金、鋁和銅。 金絲的導(dǎo)電性好，化學(xué)性很穩(wěn)定，耐腐蝕能力也很強(qiáng)。在一次鍵合中可以很好地形成球狀，并能在二次鍵合中恰到好處地形成半圓形引線環(huán)（Loop，從一次鍵合到二次鍵合金絲形成的形狀）。 鋁絲比金絲直徑大，純鋁絲則很容易斷裂。鋁絲主要用于高溫封裝（如Hermetic）或超聲波法等無法使用金絲的地方。 銅絲雖價(jià)格低，但硬度太高，不容易形成球狀，焊盤底部的薄膜會(huì)出現(xiàn)裂紋。盡管如此，由于芯片的金屬布線都是由銅制成的，所以如今越來越傾向于使用銅絲。 熱壓、超聲焊接、熱超聲波三大鍵合工藝

引線鍵合法圖源自SK海力士 超聲鍵合：超音波接合以接合楔頭引導(dǎo)金屬線使其壓緊于金屬焊盤上，再由楔頭輸入頻率20至60KHZ，振幅20至200μm，平行于接墊平面之超音波脈沖，使楔頭發(fā)生水平彈性振動(dòng)，同時(shí)施加向下的壓力。使得劈刀在這兩種力作用下帶動(dòng)引線在焊區(qū)金屬表面迅速摩擦，引線受能量作用發(fā)生塑性變形，在25ms內(nèi)與鍵合區(qū)緊密接觸而完成焊接。

圖源自網(wǎng)絡(luò) 熱壓鍵合：金屬線過預(yù)熱至約300至400℃的氧化鋁Al2O3制成的瓷嘴，再以電火花或氫焰將金屬線燒斷并利用熔融金屬的表面張力效應(yīng)使線之末端成球狀，鍵合頭再將金屬球下壓至已預(yù)熱至約150至250℃的第一金屬焊盤上進(jìn)行球形結(jié)合。在結(jié)合時(shí)，球點(diǎn)將因受壓力而略為變形，此一壓力變形之目的在于增加結(jié)合面積、減低結(jié)合面粗糙度對(duì)結(jié)合的影響、穿破表面氧化層及其可能阻礙結(jié)合之因素，以形成緊密之結(jié)合。

圖源自網(wǎng)絡(luò) 熱超聲波鍵合：為熱壓結(jié)合與超音波結(jié)合的混合方法。熱超音波結(jié)合也先在金屬線末端成球，再使用超聲波脈沖進(jìn)行導(dǎo)線材與金屬接點(diǎn)間之結(jié)合。熱超音波結(jié)合的過程中結(jié)合工具不被加熱而僅僅是結(jié)合之基板維持在100至150℃的溫度，此一方法除了能抑制結(jié)合界面介金屬化合物之成長(zhǎng)之外，并可降低基板的高分子材料因溫度過高而產(chǎn)生劣化變形的機(jī)會(huì)，因此熱超音波結(jié)合通常應(yīng)用于結(jié)合困難度較高的封裝連線。

審核編輯 ：李倩