如何优化Cu线键合技术中的应用障碍？

由于Cu价格低廉，其电导率比Au高出30%以上，因此Cu线常被用作Au线的替代品，应用于引线键合工艺中^[54-57]。但Cu线键合技术的应用也存在一些障碍。首先，与Au相比，Cu非常容易被氧化，因此在烧球（EFO）过程中需要进行防氧化气体保护，在保护气氛下烧成的球如图8.21a所示。对于直径为25μm的Cu线，保护气体一般为95%N₂+5%H₂，气体流速为0.2L/min。如直接在空气中进行烧球，所获得的Cu球表面氧化严重，且形状极不规则，如图8.21b所示。其次，相对于Au，Cu线在常温空气中也易被氧化，因此，当Cu线暴露在空气中数天后，其键合性能将明显下降。

图8.21 Cu线在不同气氛下所形成的金属球(www.xing528.com)

此外，Cu丝球焊应用的最主要障碍来自于Cu线本身。与Au相比，Cu具有较高的硬度，在键合过程中，如果使用与Au线相同的键合参数，则会导致键合缺陷，如芯片弹坑的出现^[58，59]。Cu线应用的另外一个挑战来自于尾丝的形成，尾丝形成质量差或无法形成尾丝时，连续的键合工艺会被中断。与Au线相比，将Cu线切断形成尾丝所需要的力具有较大的离散性，其原因是Cu线的微观结构和材料属性与Au线有很大的不同^[60]。尾丝键合决定了用于FAB形成的尾丝长度。较弱的尾丝键合会使丝线被切断之前脱离基板，然后缩进劈刀内部。此时，由于劈刀嘴部缺少伸出的尾丝，键合过程会被中断。