目前半导体行业的发展水平成为一个国家的科技发展水平中一个相当重要的指标。而半导体行业的发展有两个重要的领域需要配合同步展开。一是市场,二是成本。随着芯片制造技术的不断提高,完成同样功能所需要的芯片面积越来越小,相应的成本也越来越低。但是封装所需的材料和制程基本上没有特别大的变化,因此封装的成本也就越来越凸显出来。传统的封装技术采取超声热压焊键合,主要材料是金丝,而全球金价的持续上涨对封装成本的影响是非常显著的。以金线的成本占多引线IC封装总成本的30%左右计算,假设目前封装制造企业的利润在10%,如果金价从900美金/盎司涨到1200美金/盎司,封装总成本就要增加10%左右,会将目前的利润全部吃掉。于是一种新的可替代金线的材料——铜线,就被寄予厚望。自20世纪70年代铜线被引进以来,铜线键合在半导体组装工艺中越来越受欢迎。铜线与金线相比,不但具有更高的强度和刚度,而且具有优良的机械和电学特性。而且在铜线键合中金属间的生长也比在金线键合中的生长慢得多,这样,在IC寿命周期内,可以增加键合稳定性和器件性能。铜线成为取代用了几十年的金线的最佳选择。然而铜线也有其很突出的局限性。主要有两点:硬度大和易腐蚀。由于铜本身的硬度比金大,所以铜更容易损坏微芯片的表面。由于铜线本身比金线不容易变形,所以它对焊盘的应力也更大。这使得铜线在多层焊盘结构、低K介质和BOAC(Bonding On Active Circuit)的芯片应用上受到了很大限制。另外,铜很容易腐蚀和发生相互反应。在焊线烧球期间的铜氧化反应会导致导线键合球的大小和形状发生变化,降低焊线的成功率,尤其对于多引线的封装。因此半导体封装业界需要开发特殊的设备,材料和工艺来引入铜线键合。目前而言,大规模的铜线键合生产还只集中在低引脚的封装中。本课题的目标就是对铜线键合在多引线IC封装中的应用进行研究,力求使铜线突破仅在功率器件封装中的局限,成为封装行业新的标准材料。第一章简单介绍了丝球键合工艺和本课题的一些研究方法。第二章对铜线和金线的各种性能做了比较,并着重阐述了铜线在封装引线键合中面临的问题和主流的解决方案。第三章从大规模生产的角度评估了铜线键合的参数,生产条件和在不同芯片结构上的表现。第四章对铜线键合封装的可靠性能力和失效分析方法进行了评估。第五章展望了铜线键合应用未来发展的方向。