随着现代化科技和电子信息技术的飞速发展的需要,集成电路封装高密度、高强度、低成本等要求越来越高。起着芯片连通作用的引线键合,在集成电路封装工艺中非常关键的作用。传统的引线键合工艺主要采用金线键合,但随着金价的上涨和金属本身特性限制越来越难以满足日益增长的市场需要。此时铜线因其较低的成本和自身优良的导电性、导热性以及稳定性等特点受到越来越多的关注,并大有希望取代主流的金线键合。但采用铜线作为键合材料也有很多工艺上的难点需要突破,因铜线本身的高温下易氧化和高硬度等特性,给引线键合工艺带来了很多不稳定因素,容易造成打线不粘、弹坑等失效模式。铜线键合工艺发展时间较短,影响键合工艺稳定性的参数还有待研究和优化,铜线键合的失效模式和产品的可靠度也是影响铜线工艺发展的关键。本课题就将以上铜线键合工艺中的问题为研究目的,采用实验设计和数据分析,通过对铜线键合工艺参数和失效模式分析,探索铜线键合的优化方法和研究铜线产品的可靠性,主要内容如下:设计了铜线键合自由球成形过程中保护气体以及成形工艺参数的优化实验。实验结果得到了最佳配比的铜线键合工艺保护气体;经过分析自由球成形的工艺各参数下的形球尺寸规律,发现影响形球工艺的最主要因素是烧球时间和烧球电流。铜球的尺寸会随着烧球能量的增加而增加。通过对铜球成形不良的工艺参数分析,发现烧球时间、烧球电流以及铜线线尾距离打火杆中心的垂直距离的影响最为明显。分析了铜线键合工艺中的主要影响参数,并对其中的关键参数超声功率、焊接力和焊接时间进行了优化实验,得出一个可控制范围内的超声能量取件,为获得到质量良好可靠性高的产品提供了可参考的优化焊接参数方向。研究了铜线在引线键合过程中容易造成的失效模式,详细阐述了其可能产生的部位和原因。其中针对对铜线工艺质量和良率影响最大的焊点不粘(Non-stick on pad,NSOP)失效模式进行了详细分析,列出了造成此类失效的主要影响因素和其控制方法。分析了铜线键合在拉力测试和剪切测试中的主要失效模式。设计了实验通过拉力测试和剪切测试分析了这些主要失效模式在随时间变化过程中所呈现出的特征。为铜线键合在应用过程中可能出现的失效模式提供了参考方向。通过为了温度冲击试验、电耐久性试验和高温存储试验研究了塑封后铜线键合的可靠性。实验结果表明铜线键合焊点具有良好的电耐久可靠性能和抗高低温冲击能力。在高温存储环境下,铜球键合点的演化随存储温度以及时间的不同呈显不同的反应形式。