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什么是金线系统
来源: 时间:2023-02-03
       金线由于具有优良的抗腐蚀性、抗氧化性、延展性和导电性,在引线键合体系中被广应用。比如基于其延展性,可以将金拉成直径仅为25pm的细线,并且金线可以形成各向性的热压焊球。然而,高纯度的金是非常柔软的,对实验性的低速键合没有影响,但在高速自动化键合中是不利的。工业化高速键合需要金线具有较高的强度,否则就容易出现金线意外拉断,导致设备暂停。掺杂是提高金强度的主要手段,掺入(30~100)ppm(质量分数)的铜,在提高强度的同时可以保证足够的延展性;掺入(5~10)ppm(质量分数)的铍,同样直径的铍金线的强度比铜金线提高15%左右。

       金线和金焊盘是可靠性最高的组合,因为线和焊盘都是选用同种金属,不会有界面腐蚀,也不会形成金属间化合物。根据Jellison的研究结论,随着时间和温度的增加,金-金键合的强度会增强,因此金-金键合主要应用在需要工作在高温区的元器件中。

充电线圈

       在工业化生产中大规模采用金线和铝焊盘的组合,使用廉价的金属铝作为焊盘,从而有效地降低了生产成本。在金铝体系中主要存在的问题是 Kirkendall 效应生成的空洞。 Kirkendall效应是指两种扩散速率不同的金属在置换扩散过程中形成空穴或空洞。对金铝体系,当温度高于125℃时,会在界面处形成大量的脆性金属间化合物和空洞。这一类的金属间化合物和空洞随着时间的增加和温度的作用,连接处的抗机械疲劳特性大幅度降低,同时,直接增加了连接处的电阻率。因此,金-铝键合不适用于器件工作温度高于125℃的情况。
       金线还可以选择铜焊盘作为器件键合。和铝类似,铜也是廉价金属。对于金-铜体系,主要的问题是在低于320℃时,金和铜之间容易形成多种金属间化合物:CuAu、CuAu、 CuAus,与在界面处形成的Kirkendall空洞一起,直接导致键合强度降低,影响器件的可靠性。为了提高器件的可靠性,实验研究表明键合前焊盘和金线的表面清洁度与键合的质量密切相关,选用适当的清洁方法,可以有效地提高金-铜体系的键合质量。
       另外一种在工业上采用的是金线和银焊盘的组合,在很宽的温度范围以内(150~450℃),金银键合非常稳定。同时,在这个温度范围内,金和银不会形成金属间化合物,也,不会出现界面腐蚀。在键合时,适当提高温度和超声能量,会有利于金线在银表面上的键合。