镀钯铜合金线在Grade0汽车电子封装键合中的应用研究

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在汽车电子市场份额逐渐增长的背景下,集成电路封装的要求变得越来越高。目前,半导体封装使用的工艺能力在不断提升,抗压能力越来越强,但芯片成本缺日渐降低。在传统消费电子封装中,因为市场金价的波动起伏和本身材料特性的限制,铜线的低成本和本身突出的导电性、导热性以及稳定性等特点使其在半导体市场中慢慢取代金线成为主导地位。但是在汽车电子行业,因为汽车电子委员会针对汽车电子Grade等级划分和高品质要求,市场仍然以金线键合为主,主要的考量在于铜线在长时间的工作状态下易氧化易腐蚀的问题容易导致功能失效,从而产生高返修的成本,所以每家工厂始终保持着对铜线汽车电子的谨慎态度。本文针对汽车电子高可靠性和低成本的要求,在涉及安全自动驾驶等领域开发研究新型镀钯铜合金线EX1R,通过研究铜线容易产生的失效模式,如铜线腐蚀,弹坑,机台作业性不良,进行工艺防范和实验设计,利用多工具(推拉力测试机,高倍电子显微镜,研磨机等)采集数据,通过软件JMP等分析软件找到其最佳化的参数区间,考量镀钯铜合金线的生产品质和作业稳定性,评估其产品后期的可靠性状况,以满足AEC-Q100的行业规范要求。并在相同条件约束下对比传统镀钯铜线,能够得出结论:线材的成本降低6%,焊接特性上不管是推拉力还是作业参数区间都要大于传统镀钯铜线,铜线生产作业性能够提升375%,在封装良率改善上能够提升0.075%。而在可靠性模拟方面,镀钯铜合金线能够满足在2000个小时的高温环境不产生芯片失效,比镀钯铜线多了1000个小时的模拟寿命空间,并在长时间的吸湿和应力冲击的环境下保持稳定的焊接特性不产生波动。根据对比结论确定其镀钯铜合金线的优势地位,使得此种新型材料可以顺利导入并用以改善汽车电子封装工艺,给业界利用铜线键合改良汽车电子芯片的制造成本,延长芯片使用寿命来应对未来车用电子的发展提供一定的指导作用。
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