Au线改Cu线的新发展及可靠性研究

崔晓英

（中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 51805）

0 引言

键合线焊接点的电阻以及它在芯片和晶片中所占用的空间，焊接所需要的间隙，单位体积导电率，以及化学性能、抗腐蚀性能等特性必须满足一定的要求才能得到良好的键合特性。在元素周期表的过渡金属元素中，银、铜、金和铝等4种金属元素具有较高的导电性能，同时兼有上述性能，常用作集成电路的键合线。

近几年芯片密度更高，功能更复杂，价格更低廉，功耗更低，这都使得封装向着细间距、多引脚、小焊盘和小键合点的方向发展，因此越来越多的厂家进行了金线改铜线的PCN变更，这也是因为铜作为键合线比金、铝有更多的优良特性。

1 为什么要Au改Cu，Cu键合的优势在哪里？

1.1 降低成本

金比铜贵3～10倍，最初用铜线键合铝金属化层是在十多年前，近年来黄金价格不断攀升，现在已经达到$1400/盎司 （盎司为欧美黄金计量单位，1盎司=31.1034768克），目前金线键合长度超过5 mm，引线数达到400以上，封装成本粗略估计已经超过0.40美元。对于1 mil焊线 （1 mil=0.0254 mm），成本可以降低75%，因此，用铜线代替金线可为封装公司节省不少的成本。近10年的黄金价格走势和Au线换Cu线的成本优势对比见图1、 2。

图1 近10年的黄金价格走势

图2 Au线换Cu线的成本优势对比

1.2 更好的电学性能

铜线具有优良的电性能，其电阻率较低，为1.6 μΩ/cm，铜和金的电阻率对比如图3所示。在承受相同的电流时，铜丝截面积比金丝小，这样在微间距封装中就可以采用更细的焊线。此外，铜丝的寄生电容比金丝小，由寄生电容引起的信号串扰也越小，信号在铜丝上传输的速度比在金丝上快，这对高速IC是非常有利的。……