賀利氏電子-宋建波

在半導體傳統封裝領域,一直以來都是以鍵合金線為主。但隨著近些年來黃金價格的不斷上漲,為了降低材料成本,更多客戶選擇使用低成本的材料來代替金線。早期是以純銅線為主,但純銅線在使用過程中存在著一些應用問題,例如容易氧化、二焊點工藝窗口小、可靠性較差等問題。后來,隨著鍍鈀銅線的成功研發,在更多領域里取代了純銅線的應用。但是鍍鈀銅線仍然使用了鈀和金等貴金屬,這限制了其價格的進一步降低。市場迫切需要滿足高可靠性要求但成本更低的鍵合線產品。為此,賀利氏推出了高可靠性的合金銅線MaxsoftHR。

MaxsoftHR的銅含量是99%,剩余部分為其它微量元素的摻雜,這款產品既可以改善純銅線在應用方面的不足,同時成本方面會比鈀銅線更有優勢。以下會圍繞著產品的作業性、可靠性等幾大方面給大家詳細介紹。

在介紹這款產品之前,我們先來了解一下不同材料與鋁焊盤結合后的可靠性表現,不難看出如果我們要提升銅線的可靠性,一定要提升材料的抗腐蝕能力。

圖表1. 可靠性表現匯總

1.第一焊點球型對比,傳統純銅線由于其晶粒結構的不均勻,經常會出現一些不規則球形,由于MaxsoftHR經過微量摻雜元素的改善,使其晶粒結構的均一性非常好,從而球形非常圓,特別適合小間距產品的應用。

圖表2. FAB晶粒結構及第一焊點球形對比

2. 第一焊點對Pad的沖擊對比,結果顯示MaxsoftHR出現彈坑的比例低于鈀銅線,基本與純銅線保持一致,所以,如果客戶在使用鈀銅線容易有彈坑的情況下,可以考慮使用這款銅線。

圖表3彈坑標準及結果

3. 第二焊點工藝窗口對比,MaxsoftHR 工藝窗口比較寬泛,遠大于傳統的純銅線,其窗口大小與鈀銅線相當,只是沒有完全重合,所以在替換鈀銅線時需要調整二焊點參數;二焊點的拉力值介于純銅線與鈀銅線之間。

圖表4. 第二焊點工藝窗口及拉力值對比

4. 可靠性方面,MaxsoftHR含有特殊的摻雜元素,使其表面會形成一層薄薄的鈍化層,從而提升了抵抗有害物質腐蝕的能力,參考圖表6;此外,腐蝕的發生通常會沿著晶界展開,如果晶界變得更細小、更致密,同樣會提升抗腐蝕的能力,MaxsoftHR的晶界就有此類特征,所以,抗腐蝕的能力會顯著提升。

圖表5.材料表面形成鈍化層

圖表6. 晶界腐蝕

以下是0.7mil線徑,客戶端的可靠性測試結果匯總,可以看出MaxsoftHR這款線是能滿足汽車電子的可靠性要求。

圖表7. MaxsoftHR可靠性結果匯總

5. 其它物理特性及電特性與金線、銀合金及銅線的對比,這里匯總了材料的關鍵性能指標,其中包括導電阻率與4N銅線相當,FAB硬度低于鈀銅線,打開真空包裝后的使用壽命是10天等。

圖表8.物理及電特性對比表

MaxsoftHR 關鍵特性及優勢:

?出色的可靠性表現,可以滿足車規級產品的需求。

?改善了純銅線的焊接性/作業性。

?打開真空包裝后的使用壽命是10天。

?成本低于鈀銅線。

目前這款產品已經在車規級產品上實現量產,歡迎大家咨詢、了解,賀利氏電子依托其強大的研發實力及持續不斷的研發投入,定會為廣大客戶提供更加卓越的產品,助力傳統封裝持續發展!