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铜线球焊
一、 铜线球焊的优点
1、 价格优势：引线键合中使用的各种规格的铜丝，其成本只有金丝的1/3－1/10。

2、 电学性能和热学性能：铜的电导率为0.62（μΩ/cm）－1，比金的电导率[0.42（μΩ/cm）－1]大，同时铜的热导率也高于金，因此在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流。

3、 机械性能：铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合。

二、 铜线球焊的缺点
（1）铜容易被氧化，键合工艺不稳定

（2）铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。键合时需要施加更大的超声能量和键合压力，因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。

三、 铜线球焊的流程
1、设备方面：
（1）采用保护气体对铜线进行保护（含3~5%氢氮混合气体），防止铜线球焊时氧化（见图一）。

图一 氢氮混合保护气体吹气口

（2）打开氢氮混合气，流量控制在7-8 L/min（见图二）。

氢氮保护气体标识

图二 保护气体流量表

2、球焊芯片
由于铜丝硬度比金丝大，因而铜线焊线区域相比金线焊线区域的铝层有所不同，具体如下：

Wire Thickness (铜线尺寸)
Bond pad thickness（芯片铝层厚度）
0.8mil
1.1um
1.0mil
1.5um
1.2mil
2.0um
1.5mil
3.0um
2.0mil
3.0um

3、由于铜丝硬度力比金丝大，因而铜丝的工艺参数相对要大（具体参数可参照组装图的工艺参数表）。

4、铜线球焊外观
（1）铜线不良外观：球焊时Cu线氧化，出现“红球”现象

图一 图二

（2）合格的铜线球形

图一 合格的Cu线球形 图二 球形不良 图三 焊球沾污或氧化

5、铜丝劈刀参照表
铜丝劈刀型号
铜丝规格
劈刀厂家
UTS-33IF-CM-1/16-XL
Φ25
SPT
UTS-43LG-CM-1/16-XL
Φ30
SPT
UTS-50KK-CM-1/16-XL
Φ38
SPT
UTSDIC-64ML-AZM-1/16-XL
Φ50
SPT

6、确定产品外观符合要求后，DAGE4000进行拉力、推球测试（不同铜丝规格的产品拉力、推球标准具体见品管的过程质量检验标准)。

7、拉力、推球测试符合要求后进行腐球实验,目的是去除芯片表面的铝层，观察硅表面是否出现“弹坑”现象。
8、确定产品合格后进行正常生产，并定期进行抽检观察球形外观。

三、以Φ25铜丝SOT-89封装产品为例：
(1) 设备:增加氢氮混合保护气体吹气口
(2) 打开氢氮混合气，流量控制在7-9L/min
(3) 铜丝:ф25(宁波康强)
(4) 劈刀: UTS-33IF-CM-1/16-XL(SPT厂商)
(5) 工艺参数设置
第一焊点Contact Power（Dac)
30-50
第二焊点Contact Power（Dac)
40-60
第一焊点Contact Force(g)
70-90
第二焊点Contact Force(g)
90-110
第一焊点Contact Time(ms)
3-5
第二焊点Contact Time(ms)
3-5
第一焊点Bond Power（Dac)
50-60
第二焊点Bond Power（Dac)
65-75
第一焊点Bond Force(g)
55-75
第二焊点Bond Force(g)
90-110
第一焊点Bond Time(ms)
12-14
第二焊点Bond Time(ms)
14-16
FAB SIZE(um)
24-26
wire diameter(mil)
10-12
EFO current(mA)
6000

（6）先球焊一条产品确定外观符合要求后，用DAGE4000根据铜线尺寸Φ25进行过程质量检验标准。
拉力判断规范：≥7 g 推球规范：≥21g

（7）腐球实验:
实验方法：将已做过拉力、推球合格产品放入盐酸溶液中10分钟左右，待芯片的铝层与铜球脱落后观察硅表面是否有“弹坑”现象。

（8）腐球实验合格后进行批量生产，并定期进行抽检，观察球形外观。

铜线的注意点：
1、 开始铜线球焊时，不能进行打火（EFO），否则焊球氧化，影响产品长期的电性能。
2、 由于盐酸具有腐蚀性，是挥发性气体，因此在进行“腐球”实验时注意安全性。
3、 在工艺参数设置的范围内，为了防止出现“弹坑”和“红球”现象，尽可能设置“功率小，压力大”的工艺参数。
4、 球焊完的产品尽快在八小时内下传到下道工序进行包封，如不能下传也必须放入氮气柜中，防止产品氧化。
5、 球焊结束时，要及时将未做完的铜线放入氮气柜中，防止铜丝的氧化。