微電子封裝中的貴金屬鍵合絲

引線鍵合（Wire Bonding）是將半導體芯片焊區與電子封裝外殼的I/O引線或基板上焊區用金屬細絲連接起來的工藝技術。引線鍵合焊的原理是采用加熱、加壓和超聲等方式破壞被焊表面的氧化層和污染，產生塑性變形，使得引線與被焊面緊密接觸，達到原子間的引力范圍并導致界面間原子擴散而形成焊合點。當今80%以上的半導體封裝仍然使用引線鍵合技術進行組裝。

半導體制造領域很少有技術能像引線鍵合那樣經受住時間的考驗，第一臺引線鍵合機問世于上世紀50年代。作為一種低成本的封裝互連方式，引線鍵合至今仍保持著旺盛的生命力，通過不斷的改進在2.5D封裝、3D封裝等高密度封裝中繼續作為主要的內互連技術之一。2016年蘋果推出的iPhone 7堆疊了16個NAND閃存芯片，支持128GB的存儲空間。每個die堆疊成金字塔狀，使用微小的導線連接。

引線鍵合所用到的金屬絲即為鍵合絲，鍵合絲是微電子封裝中重要的互連材料。由于金具有良好的抗腐蝕性、抗氧化性和優良的延展性、導電性，因此是目前電子工業中最普遍采用的引線材料。而鑒于純金高昂的價格，材料成本更具優勢的金合金絲、銀合金絲也正得到更廣泛地應用。三種貴金屬鍵合絲的特點如下表所示：

純金鍵合絲可靠性高，鍵合工藝成熟，并且對機臺要求不高，鍵合效率高，仍占據高端市場。金絲純度越高，其電阻率越低、可焊性越好，但彈性模量和抗張強度也越低，對鍵合弧度和強度有一定影響。

在純金絲中通過適當的元素摻雜，可以在利用金良好化學性能的基礎上降低鍵合絲的成本。金合金絲的可靠性接近金絲，同時擁有更高的力學強度和延展性。不過摻雜元素的引入導致鍵合絲電阻率提高，因而熔斷電流大幅下降。

銀在所有元素中具有最高的電導率和導熱性，是用于鍵合絲生產的理想材料。由于銀的化學穩定性不如金，并且銀離子容易發生離子遷移，因此常采用合金化、表面鍍覆、有機包覆等方法解決使用中的不足。

在鍵合絲市場不斷細化、封裝技術對鍵合絲要求越來越高的情況下，不同的貴金屬鍵合絲產品將長期并存以應對各異的應用場景。先藝電子可提供多種貴金屬鍵合絲、帶以滿足不同應用的需求，最小直徑可達φ15μm。采取柔性化接單生產，一周即可交付。