打线接合

打线连接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将一个印刷电路板 (PCB) 连接到另一个。 打线连接通常被认为是xxx成本效益和最灵活的互连技术，用于组装绝大多数半导体封装。 打线连接可用于 100 GHz 以上的频率。

键合线通常由以下材料之一组成：

• 铝
• 铜
• 银牌
• 金牌

对于大功率应用，导线直径从 10 μm 以下开始，最高可达数百微米。

引线键合行业正在从金向铜过渡。 这种变化是由黄金成本上涨和相对稳定且低得多的铜成本引发的。 虽然铜具有比金更高的导热性和导电性，但由于其硬度和易腐蚀性，铜以前被认为不太可靠。 到 2015 年，预计超过三分之一的在用引线键合机将用于铜线。

在许多半导体和微电子应用中，铜线已成为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。 铜线能够以较小的直径使用，提供与金相同的性能，而无需高昂的材料成本。

xxx 500 微米（0.02 英寸）的铜线可以成功楔形接合。 在需要高载流能力或存在复杂几何形状问题的情况下，大直径铜线可以而且确实会取代铝线。 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硅的能力，而不会损坏芯片。

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实现更长的保质期。 镀钯铜线是一种常见的替代品，它显示出显着的耐腐蚀性，尽管硬度高于纯铜，价格也更高，但仍低于黄金。 在焊线制造过程中，铜线及其电镀品种必须在合成气体 [95% 氮气和 5% 氢气] 或类似的缺氧气体存在的情况下进行加工，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。

掺杂有控制量的铍和其他元素的纯金线通常用于球焊。 这个过程将两种材料结合在一起，使用热、压力和超声波能量进行粘合，称为热超声粘合。 热超声键合中最常见的方法是球键合到芯片，然后缝合到基板。 加工过程中非常严格的控制增强了循环特性并消除了流挂。

结尺寸、键合强度和导电性要求通常决定了特定引线键合应用的最合适的引线尺寸。 典型的制造商制造的金线直径从 8 微米（0.00031 英寸）到更大。 金丝直径的生产公差为 +/-3%。

合金铝线通常优于纯铝线，但在高电流设备中除外，因为合金铝线更易于拉制到精细尺寸，并且在成品设备中具有更高的拉力测试强度。 纯铝和 0.5% 镁铝最常用于大于 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接合。

为了确保在高生产速度下获得高质量的接合，在制造 1% 硅铝线时使用了特殊控制。 这种类型的高级键合线最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。 对 1% 硅铝线成品批次的合金结构进行常规显微镜检查。 加工也是在产生最终表面清洁度和光洁度的条件下进行的，并且允许完全无障碍的脱线。