功率電子封裝領(lǐng)域-賀利氏鍵合材料解決方案
賀利氏電子-宋建波
摘要：
在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，鍵合線(xiàn)作為連接芯片與外部框架的"關(guān)鍵橋梁"，其性能直接影響整個(gè)電子系統(tǒng)的可靠性與壽命。隨著汽車(chē)電子、工業(yè)控制和新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)鍵合材料的要求也日益嚴(yán)格。賀利氏電子憑借其深厚的技術(shù)積累，推出了一系列創(chuàng)新的鋁線(xiàn)和粗銅線(xiàn)解決方案，為功率電子封裝提供了更多優(yōu)化選擇。
一、鋁線(xiàn)鍵合技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展
賀利氏在鋁線(xiàn)鍵合材料領(lǐng)域擁有完整的產(chǎn)品系列，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景提供了專(zhuān)業(yè)化的解決方案。
圖1.賀利氏鋁線(xiàn)產(chǎn)品分類(lèi)
二、核心產(chǎn)品深度解析：Al Prime
以應(yīng)用廣泛的 Al Prime 為例，該產(chǎn)品采用高純度鋁基材，通過(guò)添加并均勻分布鎳(Ni)等微量元素，顯著提升了材料的耐水汽腐蝕性能。Al Prime能滿(mǎn)足汽車(chē)和電力電子領(lǐng)域?qū)︽I合連接可靠性日益提高的需求。
2.1產(chǎn)品核心優(yōu)勢(shì)
●卓越的抵抗水汽腐蝕能力
●可以做軟態(tài)(S)和硬態(tài)(M)兩種狀態(tài)
●具備寬泛的鍵合工藝窗口
●可以被加工成鋁帶產(chǎn)品
2.2 線(xiàn)材顯微組織結(jié)構(gòu)
通過(guò)優(yōu)化的熱處理工藝，Al Prime形成了成分均勻、形態(tài)一致的再結(jié)晶晶粒組織，徹底消除了冷加工后的纖維狀結(jié)構(gòu)。這種均勻的晶粒結(jié)構(gòu)使線(xiàn)材更具柔韌性，從而顯著提高了結(jié)合力與抗應(yīng)力腐蝕能力。
圖2. Al Prime(20mil)晶粒結(jié)構(gòu)
三、鍵合驗(yàn)證與可靠性表現(xiàn)
3.1 客戶(hù)應(yīng)用案例
鍵合關(guān)鍵質(zhì)量特性(CTQ)表現(xiàn)如下：
圖3.焊點(diǎn)圖片
關(guān)鍵的鍵合結(jié)果能完全滿(mǎn)足客戶(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2可靠性測(cè)試分析
3.2.1抗水汽腐蝕測(cè)試
Pressure Cooker Test(高溫蒸煮)
(PCT ：121°C, 100% humidity, 2 bar)
測(cè)試結(jié)果顯示20mil Al Prime鋁線(xiàn)在經(jīng)過(guò)PCT250小時(shí)后，抗拉強(qiáng)度沒(méi)有出現(xiàn)明顯衰減的跡象，說(shuō)明該型號(hào)鋁線(xiàn)具有出色的抗水汽腐蝕的能力。
在鋁凝固階段，微量鎳原子會(huì)向晶界偏聚。它們吸附在陰極活性位點(diǎn)上，通過(guò)提高析氫過(guò)電位抑制關(guān)鍵的陰極反應(yīng)，直接降低腐蝕電流并減緩鋁的陽(yáng)極溶解。同時(shí)，鎳的偏聚還通過(guò)調(diào)節(jié)局部電化學(xué)環(huán)境、降低微區(qū)電位差，進(jìn)一步減弱腐蝕驅(qū)動(dòng)力。
圖4.高溫蒸煮測(cè)試結(jié)果
3.2.2抗熱疲勞測(cè)試
PowerCyclingTest(功率循環(huán)測(cè)試)
以下數(shù)據(jù)來(lái)自賀利氏與賽米控的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，12mil Al Prime鍵合于二極管芯片，從以下測(cè)試條件及結(jié)果可以看出，隨著結(jié)溫(ΔTj)升高，功率循環(huán)壽命顯著下降。
焊點(diǎn)脫落是主要的失效模式，由于芯片與線(xiàn)材之間的熱膨脹系數(shù)的差異，以及在不斷的溫沖影響下，結(jié)合面抵抗熱疲勞的能力退化，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。
優(yōu)化方向: 為提升抗熱疲勞性能，可考慮采用CuCorAl或Cu鍵合材料。
四、結(jié)論與展望圖5. 功率循環(huán)測(cè)試條件及結(jié)果
賀利氏電子的鋁線(xiàn)解決方案通過(guò)持續(xù)的合金優(yōu)化與工藝創(chuàng)新，在傳統(tǒng)功率封裝領(lǐng)域中持續(xù)提供高可靠性?xún)r(jià)值。Al Prime等產(chǎn)品憑借其優(yōu)異的抗腐蝕性和穩(wěn)定的鍵合性能，已成為嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用的理想選擇。
與此同時(shí)，為滿(mǎn)足更高性能需求，賀利氏已布局粗銅線(xiàn)鍵合技術(shù)，通過(guò)材料與工藝的雙重突破，為下一代功率電子封裝提供更強(qiáng)動(dòng)力。敬請(qǐng)期待下期粗銅線(xiàn)解決方案的詳細(xì)介紹。
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