在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，引線鍵合工藝中鋁絲（Al絲）的選材直接關(guān)系到器件的可靠性與生產(chǎn)效率。本文科準(zhǔn)測(cè)控將從材料學(xué)角度，系統(tǒng)解析鋁絲鍵合技術(shù)背后的科學(xué)邏輯，并介紹推拉力測(cè)試機(jī)在半導(dǎo)體封裝中的應(yīng)用，幫助有需要的讀者更好地掌握鍵合用鋁絲怎么選材的關(guān)鍵要點(diǎn)。

一、為什么鋁絲中要添加1%的硅？

純鋁（純度99.99%以上）質(zhì)地柔軟，難以拉拔至微米級(jí)細(xì)線（如25μm線徑）。所以，業(yè)內(nèi)通常會(huì)在鋁中添加1%的硅（Si），形成Al-1%Si合金。硅在500°C以下無(wú)法形成固溶體，而是以精細(xì)分散的顆粒形態(tài)分布于鋁基體中，這些硅顆粒雖在熱處理過(guò)程中可能長(zhǎng)大，成為潛在的應(yīng)力集中源，但經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，Al-1%Si絲表現(xiàn)較為可靠。美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）在2006年修訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（F-487），繼續(xù)確認(rèn)了該材料的適用性。

二、為什么不用含鎂鋁絲？

相比之下，含0.5%或1%鎂（Mg）的鋁合金絲在室溫下可形成均勻固溶體，理論上更具優(yōu)勢(shì)。然而在實(shí)際細(xì)線鍵合工藝中發(fā)現(xiàn)，僅在部分線徑達(dá)250μm（10mil）的粗引線互連中，仍有限使用含0.5%Mg的鋁絲。變相說(shuō)明材料的實(shí)驗(yàn)室性能并不等同于工藝適用性，而鍵合工藝對(duì)材料的力學(xué)狀態(tài)極為敏感。

三、細(xì)鋁絲為何采用低延伸率？

超聲楔形鍵合用的細(xì)鋁絲（如25μm線徑）通常處于應(yīng)力消除態(tài)，即僅部分退火，而非完全退火。因?yàn)橥耆嘶鸬腁l-1%Si絲拉斷力僅為4~7g，延伸率約10%，過(guò)于柔軟，難以與IC芯片上的鋁金屬層實(shí)現(xiàn)有效鍵合。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，25μm線徑鋁絲的典型拉斷力為14~16g，延伸率僅0.5%~2%。低延伸率設(shè)計(jì)的目的是在完成第二鍵合點(diǎn)后，便于鍵合設(shè)備通過(guò)夾緊-拉扯-夾斷動(dòng)作干凈利落地切斷引線。

四、粗鋁絲的不同選擇

完全退火后的粗鋁絲延伸率很高，但借助專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的鍵合劈刀仍可實(shí)現(xiàn)良好鍵合。粗鋁絲通常采用99.99%純鋁，部分含0.5%鎂。部分99.99%鋁絲中添加了約50ppm的鎳（Ni），以增強(qiáng)抗腐蝕能力，據(jù)稱(chēng)可通過(guò)高達(dá)700小時(shí)的121°C、100%相對(duì)濕度的高壓蒸汽試驗(yàn)。由于粗鋁絲通常鍵合于封裝體的鎳層或器件鋁焊盤(pán)上，因此不存在金-鋁金屬間化合物（如紫斑、白斑）的可靠性問(wèn)題。

五、推拉力測(cè)試機(jī)在鋁絲鍵合質(zhì)量驗(yàn)證中應(yīng)用

無(wú)論是細(xì)鋁絲還是粗鋁絲，其鍵合質(zhì)量的評(píng)估都離不開(kāi)精確的力學(xué)測(cè)試?？茰?zhǔn)測(cè)控提供的微焊點(diǎn)推拉力測(cè)試機(jī)，能夠?qū)︿X絲鍵合點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的拉力測(cè)試和剪切力測(cè)試，幫助工程師量化評(píng)估鍵合強(qiáng)度、判定失效模式，確保每一根鋁絲的鍵合工藝滿(mǎn)足可靠性要求。

以上就是科準(zhǔn)測(cè)控小編為您介紹的鍵合材料鋁絲的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)您有幫助，如果您對(duì)超聲楔形鍵合用鋁絲的選材、工藝參數(shù)優(yōu)化，或?qū)ξ⒑更c(diǎn)推拉力測(cè)試機(jī)的選型、應(yīng)用及技術(shù)參數(shù)感興趣，歡迎隨時(shí)關(guān)注科準(zhǔn)測(cè)控，我們將為您提供專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持與服務(wù)。