贺利氏电子-宋建波
在半导体传统封装领域，一直以来都是以键合金线为主。但随着近些年来黄金价格的不断上涨，为了降低材料成本，更多客户选择使用低成本的材料来代替金线。早期是以纯铜线为主，但纯铜线在使用过程中存在着一些应用问题，例如容易氧化、二焊点工艺窗口小、可靠性较差等问题。后来，随着镀钯铜线的成功研发，在更多领域里取代了纯铜线的应用。但是镀钯铜线仍然使用了钯和金等贵金属，这限制了其价格的进一步降低。市场迫切需要满足高可靠性要求但成本更低的键合线产品。为此，贺利氏推出了高可靠性的合金铜线MaxsoftHR。
MaxsoftHR的铜含量是99%，剩余部分为其它微量元素的掺杂，这款产品既可以改善纯铜线在应用方面的不足，同时成本方面会比钯铜线更有优势。以下会围绕着产品的作业性、可靠性等几大方面给大家详细介绍。
在介绍这款产品之前，我们先来了解一下不同材料与铝焊盘结合后的可靠性表现，不难看出如果我们要提升铜线的可靠性，一定要提升材料的抗腐蚀能力。
线型 | 成本 | 可靠性测试 | |
高温 (IMC生长) | 湿度&氯离子- (腐蚀) | ||
测试方式： TC, HTS | 测试方式: UHAST, BHAST, PCT | ||
铜 | 低 | 反应速率比Au/Al 慢5倍。 | 与金线对比，更容易受电化学腐蚀。 |
银 | 中 | 与金/铜对比，化合物生长速率和厚度居中。 | 更容易被氯/硫攻击，在高湿情况会产生离子迁移。 |
金 | 高 | 与AL Pad结合后IMC急速生长。 | 会形成更稳定的金属间化合物。 |
镀钯铜 | 中 | 生长速率和厚度与铜类似。 | 与纯铜线对比，会减轻腐蚀。 |
图表1. 可靠性表现汇总
1．第一焊点球型对比，传统纯铜线由于其晶粒结构的不均匀，经常会出现一些不规则球形，由于
MaxsoftHR经过微量掺杂元素的改善，使其晶粒结构的均一性非常好，从而球形非常圆，特别适合小间距产品的应用。
图表2. FAB晶粒结构及第一焊点球形对比
2. 第一焊点对Pad的冲击对比，结果显示MaxsoftHR出现弹坑的比例低于钯铜线，基本与纯铜线保持一致，所以，如果客户在使用钯铜线容易有弹坑的情况下，可以考虑使用这款铜线。
图表3弹坑标准及结果
3. 第二焊点工艺窗口对比，MaxsoftHR 工艺窗口比较宽泛，远大于传统的纯铜线，其窗口大小与钯铜线相当，只是没有完全重合，所以在替换钯铜线时需要调整二焊点参数；二焊点的拉力值介于纯铜线与钯铜线之间。
图表4. 第二焊点工艺窗口及拉力值对比
4. 可靠性方面，MaxsoftHR含有特殊的掺杂元素，使其表面会形成一层薄薄的钝化层，从而提升了抵抗有害物质腐蚀的能力，参考图表6；此外，腐蚀的发生通常会沿着晶界展开，如果晶界变得更细小、更致密，同样会提升抗腐蚀的能力，MaxsoftHR的晶界就有此类特征，所以，抗腐蚀的能力会显著提升。
图表5.材料表面形成钝化层
图表6. 晶界腐蚀
以下是0.7mil线径，客户端的可靠性测试结果汇总,可以看出MaxsoftHR这款线是能满足汽车电子的可靠性要求。
图表7. MaxsoftHR可靠性结果汇总
5. 其它物理特性及电特性与金线、银合金及铜线的对比，这里汇总了材料的关键性能指标，其中包括导电阻率与4N铜线相当，FAB硬度低于钯铜线，打开真空包装后的使用寿命是10天等。
图表8.物理及电特性对比表
MaxsoftHR 关键特性及优势：
出色的可靠性表现，可以满足车规级产品的需求。
改善了纯铜线的焊接性/作业性。
打开真空包装后的使用寿命是10天。
成本低于钯铜线。
目前这款产品已经在车规级产品上实现量产，欢迎大家咨询、了解，贺利氏电子依托其强大的研发实力及持续不断的研发投入，定会为广大客户提供更加卓越的产品，助力传统封装持续发展！
