引线键合工艺流程讲解

引线键合是指在半导体器件封装过程中，实现芯片（或其他器件）与基板或框架互连的一种方法。作为最早的芯片封装技术，引线键合因其灵活和易于使用的特点得到了大规模应用。引线键合工艺是先将直径较小的金属线（一般是直径为25μm 的金线）连接到芯片的金属焊盘（一般是铝焊盘）上，再将金属线的另一端连接到基板或框架上从而形成互连。该工艺利用调节温度、压力、超声波能量和时间参数，实现芯片与基板或框架间的电气互连、芯片散热和芯片间的信息互通。引线键合属于固相键合中的一种，其键合 原理是引线与芯片焊盘间发生电子的跨区迁移、共享及不同原子的相互扩散，使金属实现原子量级上的键合，从而实现稳定可靠的连接。

按外加能量的不同，引线键合可分为超声键合、热压键合和热超声键合；按劈刀类型的不同，引线键合可分为楔形键合和球形键合。目前，电子封装行业使用较多的是超声球形键合技术，配合使用的线材多为金线、铜线，因为金线具有高抗拉强度、高导电性、高可靠性和强抗氧化性。此外，铝线因为特殊的氧化性能导致不易成球，因此铝线和铝带多用于楔形键合。电子封装行业中应用引线键合的封装形式有 TSSOP、 QFN 、DFN、 BGA 以及3D封装等。

引线键合工艺流程如下图

线拉力试验（Pull Test）和球剪切试验（Shear Test)通常被用于测量、评估键合强度．试验可分为破坏性试验和非破坏性试验两种，其试验方法和标准一般采用的是美国军工标准（MIL-STD-883 Method 2011.9)。高温存储试验(HTST)、热冲击和热循环试验（TS&TCT)、湿气相关的可靠性试验 (PCTHAST)和电迁移试验（ET） 主要用于评价引线键合封装的可靠性，其试验条件和方法一般采用JEDEC 的相关标准。

早期引线键合使用的主要线材为金线，金线材成本较高，且金线键合界面金属间化合物 (Intermetallic Corapound， IMC）生长速率快，易于生成白斑。影响键合的可靠性。为顺应封装技术逐渐向高密度和细间距的发展趋势，其他高导热和高导电性能的金属线材（主要为铜线和银线）被逐渐使用在引线键合中。金、铜、银的热导率分别为 320W/(m •K)、400W/(m •K)、430W/（m •K），其电阻率分别为 2.20Ω •m、1.72Ω •m、1.63Ω •m。由于铜的易氧化性和银的易电迁移性，使得镀钯铜线和银合金线成为封装行业中使用较多的键合线材。与线材相对应的芯片焊盘材料有铝焊盘、金焊盘，以及更适合铜线键合的镍钯金焊盘等。

金线一般采用99.99%的纯金，直径为 15~50μm，具有优良的 HAST 可靠性能，多用于有高可靠性要求的军工和航空航天电子器件。

铜线采用 99.99%的纯铜，直径一般为 18~50μm。镀钿铜线直径一般为 18~30μm，内部芯材采用99. 99%的纯铜，外部为镀钯层（厚度为 50~100nm）。因镀钯铜线的 HAST 可靠性优于铜线，铜线多用于框架类封装，而镀钯铜线则多用于基板类封装。

银合金线的直径一般为 16~75μm，分为低银合金线（银含量为 88%）、中银合金线（银含量为 95%）和高银合金线（银含量为 98%），多应用于 LED 封装和基板类封装，但其基板类封装的 HAST 可靠性低于镀钯铜线，且高银线材的可靠性低于中银线材。

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