半導(dǎo)體封裝工藝中主要的金屬材料有哪些？Wire bond

封裝技術(shù)對(duì)封裝材料的發(fā)展有著巨大的帶動(dòng)作用。反過來，封裝材料的發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)了封裝技術(shù)的發(fā)展。因此，封裝材料與封裝技術(shù)之間存在相互促進(jìn)、相互制約的關(guān)系。封裝材料主要封裝金屬封裝材料、高分子封裝材料和其他封裝材料。

在封裝過程中，金屬材料的使用較多，主要包括鍵合金屬絲及焊接材料等

1. 鍵合線材。

集成電路引線鍵合可以實(shí)現(xiàn)集成電路芯片與封裝外殼之間的連接。引線鍵合工藝中使用的導(dǎo)線主要有金線、銅線和鋁線。

1) 金線

引線鍵合常用的導(dǎo)電線材料是金線。鍵合線是指純度99.99%、線徑18-50um的高純度鍵合線。純金鍵合線具有良好的抗拉強(qiáng)度和延伸率。使用鍵合線的主要問題是原材料昂貴，制造成本高。

2) 銅線

在半導(dǎo)體封裝行業(yè)，由于金價(jià)飛漲，成本不斷增加，因此尋找其他更合適的金屬來替代金線材料。由于銅線導(dǎo)電性好、成本低、大允許電流高、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，銅線逐漸被金線所取代。但是，銅線也有缺點(diǎn)。例如，銅線在高溫下容易氧化，必須在保護(hù)氣氛中進(jìn)行鍵合；銅線的硬度高于其他電線。這使得企業(yè)在使用銅線材時(shí)總是面臨缺陷率低、生產(chǎn)率低、可靠性差等問題。經(jīng)過新型電子滅火、抗氧化工藝和減模工藝等新工藝的改進(jìn)，可以使銅線鍵合更牢固、更穩(wěn)定，銅線材料成為替代金線的佳鍵合材料。

3) 鋁線

純鋁太軟，很難拉成線材。一般添加1%的硅或1%的鎂來提高強(qiáng)度。摻1%鎂的鋁線的強(qiáng)度和摻1%硅的鋁線的強(qiáng)度相當(dāng)。鋁線是常溫下可靠性高的單金屬鍵合線，但不耐腐蝕，不能形成無氣孔的一致球，只適用于楔形鍵合。

2.焊接材料

封裝中常用的焊接材料是低熔點(diǎn)合金。在焊接過程中，被焊接表面之間形成冶金結(jié)合，起到機(jī)械支撐、導(dǎo)熱和電連接的作用。

1) 錫鉛焊料。

目前使用廣泛的是錫鉛（Sn-Pb）焊料。錫鉛合金的熔點(diǎn)因成分而異。 63Sn/37Pb 是一種共晶合金，熔點(diǎn)為 183°C。共晶錫鉛焊料因其熔點(diǎn)低、對(duì)銅、鎳等金屬的潤(rùn)濕性好而被廣泛使用。

2) 無鉛焊料

長(zhǎng)期以來，錫鉛合金作為電子行業(yè)的主要密封材料，一直主導(dǎo)著電子元器件的組裝。但是，鉛和鉛化合物是劇毒物質(zhì)，對(duì)人和牲畜都有劇毒。尤其是近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)自身健康的關(guān)注，鉛污染越來越引起人們的關(guān)注。錫銀銅基無鉛焊料是新一代的代表性焊料，正在全球范圍內(nèi)使用。該合金優(yōu)異的物理性能和高溫穩(wěn)定性使其成為各種無鉛焊接工藝的焊料。