贵金属键合丝材料的研究进展

贵金属键合丝是半导体封装的关键材料之一,详细综述了键合金丝、键合金银丝、键合银丝和镀钯键合铜丝的合金成分设计,制备工艺和发展现状,并展望了其未来发展前景。     

键合金丝的研究进展及应用

介绍了键合金丝的特性、种类及其适用的封装领域;微合金化高纯金丝、合金型金丝、复合型金丝和键合铜丝的研究发展概况,以及各类型键合丝在市场上所处的地位;键合金丝主要应用领域-集成电路(IC)和半导体分立器件的发展情况.分析了国内外键合金丝市场、产业状况以及该行业的发展趋势.     

金银合金系键合金丝

根据最新文献综述了高弧度、低弧度、高强度金银合金系键合金丝的最新进展，微量添加元素的作用和最佳合金化元素的设计。介绍了金银合金系键合金丝的合金组成及其性能作用，以及键合金丝的发展趋势。     

电子封装Cu键合丝的研究及应用

论述了传统Au、Al-1%Si键合丝在电子封装中的局限性,分析了Cu键合丝优良的材料性能,Cu键合丝替代Au丝和Al-1%Si丝可缩小焊接间距,提高芯片频率和可靠性。并在此基础上阐述了单晶铜作为键合丝的优势,通过键合性能的对比显示了单晶铜键合丝在电子封装中的良好特性。     

半导体器件键合铝丝的发展趋势

介绍了半导体器件键合铝丝在电子工业中的应用情况，着重叙述了通过添加微量元素改进铝丝的键合性能。对球焊铝合金丝，复合铝合金丝和镀层铝合金丝的开发进行了简要说明。     

AgAuPd中熵合金力学、热力学和电学性质的第一性原理研究

在微电子封装领域,键合Ag线具有较好的电学性能优势被广泛应用,但纯银线因存在强度低、高温易失效等缺点不能满足大功率器件的使用,因此本工作拟通过设计等原子比AgAuPd中熵合金作为替代纯Ag线的新型键合材料。本文通过SQS模型构建了等原子比AgAuPd中熵合金晶体模型,利用第一性原理计算了AgAuPd中熵合金在不同压力下的弹性性质(弹性常数、弹性模量、剪切模量)、热力学性质和电子结构。预测出AgAuPd中熵合金随压力的增加具有较好的结构稳定性、良好的塑性、高温稳定性以及优良的导电性,具有成为键合材料的潜力。利用第一性原理计算AgAuPd中熵合金加压下的力学、热力学和电学性质,对开发新型键合Ag基丝具有一定的理论指导意义。     

键合金丝及其发展方向

本文主要介绍了用于微电子封装业的键合金丝及其种类、键合工艺及其易出现的问题和对键合金丝的要求，最后介绍了微电子产业及键合金丝的发展趋势。     

稀土掺杂对钼条及钼丝组织和性能的影响

本文采用液-液掺杂的方式,将单一稀土或复合稀土的硝酸盐掺入钼酸铵溶液中得到掺杂钼酸铵,然后通过粉末冶金的方法制得钼合金坯条,再经过旋锻、拉拔得到掺杂钼合金丝材样品。采用拉伸试验机、金相显微镜等测试手段研究了镧、钇和镧钇复合稀土掺杂对钼坯条及钼丝材性能的影响规律。研究结果表明,稀土掺杂可显著提高钼合金丝的高温强度和弯折性能,相比于单一稀土元素掺杂,镧钇复合掺杂可获得更好的高温力学性能。镧钇复合掺杂钼合金再结晶组织呈现等轴晶和锁状燕尾搭接晶的混合组织。     

非等通道横向挤压工艺制备AZ80/Al复合棒材（英文）

为了兼顾镁合金和铝合金的优异性能,采用非等通道横向挤压工艺在不同温度下制得AZ80/Al复合棒材。采用SEM和EDS技术及剪切冲头测试研究两合金的连接质量和连接强度。结果表明:挤压温度是影响合金界面键合质量的重要参数。当温度从250°C升高到300°C时,合金界面键合强度增加了37%,界面键合层厚度增加了4.5%。此外,此温升使成形载荷降低了13%。然而,硬度测试结果表明,此温升导致复合棒材的硬度降低了4%。     

金包银复合键合丝的组织演变及变形行为

采用金相显微镜、双束离子显微镜、高低温拉力仪及纳米压痕仪对不同真应变条件的金包银复合键合丝的组织和力学性能进行表征,研究了金包银复合键合丝的组织结构演变、力学性能及变形行为特点。结果表明：金包银复合键合丝的银合金芯材沿着拉伸方向从胞状树枝晶演变为纤维组织,靠近界面的过渡层始终保持细小的等轴晶或球状晶粒,金包覆层在变形过程中均匀连续。各组分在变形过程中尺寸变化不一致,拟合后的尺寸变化常数与试样直径的变化不成正比。显微硬度、抗拉强度、延伸率均随着变形量的增加而增大。在单轴拉伸过程中,金包银复合键合丝组分之间相互制约,使单向拉应变变为复杂的二维应力状态,交替变化的应力状态可抑制裂纹的形核,提高材料的塑性和韧性。     

New Type Gold Bonding Wire

ＮｅｗＴｙｐｅＧｏｌｄＢｏｎｄｉｎｇＷｉｒｅＧａｏＲｕｉ，ＪｉａｎｇＸｕａｎ，ＬｕＢａｏｇｕｏａｎｄＢａｎＬｉｚｈｉ（高瑞）（江轩）（吕保国）（班立志）（ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，Ｂｅｉ...     

Advances in deformation processed gold composites

Conventional metallic composites are comprised of a metal matrix with a ceramic second phase. In recent years, composites have been developed in which both the matrix and the reinforcing phase are ductile metals. In 1998 a 90 vol%Au – 10 vol% Ag metal-metal composite wire was produced and found to possess both high tensile strength (550 MPa) and low electrical resistivity (2.56 m ohm-cm). In that composite, the silver reinforcing phase consisted of sub-micron diameter filaments parallel to the wire axis. This article describes the microstructures, mechanical properties, and electrical resistivity of three gold matrix composites in which the reinforcing phases are 7 vol% Ag, 14 vol% Ag, and 7 vol%Pt. These composites were drawn to diameters as small as 60 microns. Results from wedge bonding trials with these composite wires are also reported.     

包复焊接铜包铝线加工工艺与固相结合机理研究

介绍了铜包铝线的使用优点和包复焊接铜包铝线加工工艺过程,分析了通过双金属拉拔实现金属间固相结合的影响因素;综合分析比较认为包复焊接铜包铝线可以完全替代进口产品.     

引线键合中材料参数对硅基板应力状态的影响

利用＂热—力—超声＂增量耦合有限元模型,对采用不同引线（金,铜）以及采用铜引线在不同银镀层厚度（48,1,6μm）条件下的键合过程进行了模拟.结果表明,在其它条件不变的情况下,金引线键合过程对硅基板内应力状态的影响远小于铜引线,且应力集中的位置更接近键合中心;随着镀层厚度的增加,基板所受到的压应力逐渐减小,但基板所受到的最大压应力在硅的抗压力范围之内;同时基板所受到的剪应力也逐渐减小,由于剪应力是硅基板损坏的决定性因素,因此采用厚度为16μm的镀层对减小基板损坏更有利.     

微电子封装银合金键合线的研究及发展前景

论述了微电子封装中常用的键合金线、键合铜线和键合银线的局限性,从机械性能、键合性能、可靠性等方面分析了键合银合金线的特征及作为键合引线的优势,并在此基础上阐述了键合银合金线重点研究方向以及在未来集成电路封装中的发展前景。     

射频器件超细引线键合射频性能仿真

随着雷达性能指标不断提高、体积不断压缩,作为其关键组成部分成之一的T/R(transmitter and receiver)组件也不断向小型化和高密度方向发展. 采用超高密度引线键合技术能够实现高密度射频器件封装,但也会带来键合焊点可靠性下降、电路射频性能差等问题. 针对键合线尺寸减小而引起射频性能下降的问题,采用HFSS软件探究了在0 ~ 20 GHz金带尺寸变化对电路射频性能的影响规律,并利用ANSYS Q3D和ADS软件对超细引线键合的电路进行阻抗匹配. 结果表明,对于金丝和金带而言,插入微带双枝短截线匹配结构均能明显提高电路的射频性能. 对于类型1结构,S21与S12的传输功率能达到?0.049 dB. 对于类型2结构,S21与S12的传输功率能达到?7.245 × 10?5 dB,说明类型2结构下的信号传输几乎无损耗. 该结果为超细引线键合技术在射频电路中的应用提供了理论指导.     

国外超细金丝的生产技术

介绍超细金丝的生产及其对生产环境和原料的要求,金丝的品种类型和化学成分,金丝的力学性能及其与键合特性的关联.着重介绍两种主要的生产方法和技术特点,讨论金丝代用材料的研制情况.     

What is the future of bonding wire? Will copper entirely replace gold?

Thermosonic ball bonding is a major interconnect process in microelectronics packaging and is positioned to remain one of the key process technologies available to package designers in the near future. However, the main wire material used in fine pitch (FP) and ultra-fine pitch (UFP) ball bonding is gold and with significant increases in gold price, gold ball bonding has become a more costly process that has a considerable economic effect on the assembly of packages used in consumer electronics. An alternative wire material to gold is copper, which is much cheaper and has several technical benefits including better electrical conductivity and has been widely used in discrete and power devices with wire diameters typically larger than 30μm in diameter for many years. However, copper wire behaves quite differently than gold due to its different physical properties, some of which are beneficial and others detrimental to bonding performance. In this article, we briefly review some of the advantages and difficulties with using copper wire advanced packaging and explain why copper cannot replace gold in many applications and why gold offers significant benefits.