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1、铜线键合的抗氧化技术研究范象泉-王德峻2,从羽奇S张滨海王家楫I(11复旦大学材料科学系，上海200433;21日月光封装测试Ct海)有限公司，上海201203)摘要：在铜线键合的过程中通入惰性保护气体，或在纯铜线表面涂覆金属耙防氧化层都可为改善铜线键合的抗氧化性能。为了评价上述两种方法对铜线键合抗氧化性能的改进情况，使用矢进的材料表征方法分析不同保护气体流量情况下键合形成的金属熔球的形貌，金属熔球表面的宰原子数分数和表面氧化层的厚度。研究表明，保护气体流量为0151L/minflj,可以在保证成本骸低的情况下获得最佳的抗氧化
2、效果。通过XPS和回分析发:现，铜线表面涂覆金属耙可以延长铜线的存储寿命，降低键合界面的氧含量，提高键合的可靠性。尖键词：引线键合；铜线；氧化；镀耙；保护气体中图分类号：1N305193文献标识码：A文章编号：1003-353X(2011)()1-0017-05StudyofAntiDxidatfonTechnologyforCopperWireBondhgFanXiangquan1,WangTed2,CongYuqi2,ZhangBinhai1,WangJiaji1(1DepannentofMateriaIScience,
3、FudanUnivei^ity,Shanghai200433,China;2ASEAssanbly&Test(Shanghai)CaLtd,Shanghai20X2039China)Abstract:Theanti2)xidatbnpiopertyofcopperwinebondingcanbeinpiovedbyinjectingfomiinggascontainingreducibilityorplatinganti2)xidatbncoatingon4NpurecopperwiresInordert)evaluatct
4、heinpiovanentoftlicscKvomethods，anadvancedmatcria1analysisfoolwasusediocharactorizcthefreeairballsurfacebpography,surfaceoxidecontaminationandsurfaceoxidethicknessTheresultsshowthatthebestanti2)xidatbneffectisobtainedatthefomiinggasfbwmteof0151L/minTheantkoxidatbnpi
5、opertyofpaHadiumcoatedwirewascharacterizedbyXPSandTBVLTheresultsshowthathecopperwirewidipaHadiunplatedcanextendthest)ragelifeofthecopperwire,decreasethebondinginterfaceoxygenconcenlrationandinpiovetliebondingreliabilityKeywords:wirebonding;copperwire;oxidation;palla
6、diumplated;forminggasEEACC:2550F0引言为了在引线键合工艺中防止4N纯铜线(铜的纯度为99199%)表面形成氧化层，影响铜线的可焊性，通常要衽铜线键合的电子打火成球(electronic2flame2)ff,EBD)和键合过程中通人保护气体(fominggas,FG)。所使用的保护气体通常有两种，其一是惰性气体A严；其二是凡和巴的混合气体⑵，其中N?的体枳百分比为91%〜95%。通常保护气体的流暈越大，对纯铜线氧化的防护性越好，但是相对成本会越高，所以选择最佳的保护气体流量需要考虑成本和性能两方面
7、的影响。本文通过SEVI和AES研究了不同保护气体流量下4N纯铜线的表面氧化情况，以选出最佳的保护气体流臺。另外，使用镀耙铜线具有比纯铜线更高的可焊性和键合可靠性小'
8、,本文还对镀锂铜线和4N铜线在抗氧化性能上的差异进行了比较研究。14N铜线键合的抗氧化性能研究对于4N纯铜线，在形成金属熔球(frccaiball,FAB)过程中通入2和氏的混合气体作为併护气体，随着保护气体流量的增大，Cu班B表面的抗氧化效果越好，键合后的强度增大，键合可靠性增强。不同保护气体流量下样品键合后推力I如图1所示，可以看出，随着FG流量（Qk；）於
9、增大，键合点的推力呈增大的趋势。(a)=0I丿minQfg/（Lniin1）图1不同FG流量Cu2Xl键合推力FigiIShearforceatdifferentFGfkwrates由于实验中采用的是4N铜线。铜在室温下氧化的速度极慢，而高温下氧化速度却加快很多倍，所以对于铜
