铜丝键合
近些年来,铜丝键合逐渐取代金丝键合,铜丝键合的工艺要求比金丝键合要严格得多,其包括未键合铜丝存储、键合时保护气氛控制、铜球形成形状、金属间化合物(IMC,Intermetallic Compound)生成等。虽然铜丝成本大概是金丝的20%,但是其工艺的附加成本更高一些。例如,铜丝不易形成金属间化合物,铝焊盘厚度至少为0.8μm,键合时的压力比金丝大30%,容易导致焊盘脱落、形成弹坑或者介质破裂等。为了解决上述问题,提高铜丝键合的可靠性,大部分工厂会采取增加通孔改善焊盘结构、采用更高的超声频率等方法。
在高温存储试验中,铜-铝键合金属间化合物的生长速度要比金-铝键合慢,这就表明铜-铝键合变化缓慢,其键合强度不易发生变化。而在高温下,金-铝键合的金属间化合物的生长速度快,总是伴随柯肯达尔空洞的产生,导致键合强度降低。单从这个角度看,铜丝键合可靠性要高一些。但在高湿度存储试验中,铜铝键合的金属间化合物容易受到塑封料中卤素(如氯Cl,溴Br)的化学腐蚀或者电化学腐蚀,使铜-铝金属间化合物转变为铜、铝的氧化物。
银丝键合
银丝键合主要采用楔形焊进行NTC热敏芯片的键合,即第二焊点的主要键合方式。
近些年来,银丝键合不仅被应用于动态随机存取存储器(DRAM,Dynamic Random Access Memory)封装、薄型小尺寸封装(TSOP,Thin Small Outline Package),还开始被应用于数字逻辑电路(DLC,Digital Logic Circuit)。一方面,银丝成本比金丝低;另一方面,银丝的工艺窗口要宽于铜丝,并且可以进行反向键合(Reverse bonding),这使得银丝键合被广泛应用于薄键合焊盘、易裂键合焊盘以及焊盘与焊盘连接。
银丝键合的评价方式有两种——高温储存试验(High Temperature Storage,HTS,通常温度超过150℃)和湿度贮存试验(Humidity Storage)。除了常用的85℃/85%RH外,也有采用各种强加速应力测试试验(highly accelerated stress test)、高压蒸煮试验(Pressure Cooker Test,PCT)等评价方法。
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