2011 年，黄金(Au) 的价格飙升至 1900 美元/盎司，这对使用金线的引线键合 IC 产生了巨大影响。IC 供应商争先恐后地将尽可能多的产品从金线转换为铜 (Cu) 线。当时由于缺乏可靠性数据和性能记录，汽车 IC供应商不愿跳槽。然而，出于对成本和可靠性的考虑，如今的汽车 IC 是铜线的大用户。
2021年，汽车半成品市场为 $52.6B，自 2001 年以来增长了 5 倍（来源：Omdia）。引线键合IC 是当今这个不断增长的市场的主导部分。引线键合封装占汽车封装市场的 90% 以上（来源：Yole）。
资料来源：Yole Developpement 汽车封装市场和技术趋势报告 2019
旧的汽车 IC 继续使用金线，但新的引线键合 IC 几乎总是使用铜线设计。除了高成本外，金线在高温储存寿命测试 (HTSL) 后还显示出可靠性问题。具体而言，在导线和铝焊盘之间的接合处观察到柯肯德尔空洞。铜线不显示如下图所示的空洞。
HTSL 1000h @ 175C 结果
对于新应用，由于成本更低、导电性更好、HTSL 性能以及现在成熟的设备/工艺能力，铜线已成为默认选择。然而，铜线确实带来了一些挑战：
1. 铜线比金线硬，必须评估芯片键合焊盘结构与铜线键合相关的较高应力的兼容性。铜线焊盘下方存在的电路可能存在风险。这是许多使用金线的旧设备无法用铜线改装的主要原因之一。即使使用兼容的设备，材料和工艺控制也是必要的，以防止焊盘损坏。
2. 尽管铜线显示出相对较好的 HTSL 和温度循环 (TC) 性能，但它更容易受到 HAST（高加速应力测试）可靠性故障的影响。环氧模塑料 (EMC) 中存在的氯 (Cl) 离子会导致金属间化合物 (IMC) 腐蚀，从而导致开路接头失效。还必须考虑 EMC 的其他方面，例如 PH 值和硫含量。
3. 更洁净的封装环境对于消除可能导致铜线可靠性问题的污染物非常重要。这需要更严格的控制和环境监测，以减少污染物颗粒数量及可能的来源。
4. 其他 BOM 组件（例如引线框/基板、芯片连接和所选铜线的具体变化）很重要。以下是不同类型的铜线。
1. AuPCC（镀金和镀钯铜线）是最受欢迎的铜线之一。该线材具有 4N Cu（4 个“9”= 99.99% 纯度）芯线，带有 Pd 涂层和 Au 涂层。
2. 其他两个变体也被用于更高的可靠性：
a. 合金铜线使用掺杂其他材料的 2N 铜（纯度 99%）。目标是实现改进的高温储存寿 命性能。
b. 混合铜线类似于 Au PCC 线，但使用掺杂其他材料的 2N 铜芯。这是为了在汽车可 靠性测试中实现卓越的性能。与合金铜相比，混合铜线还具有更好的可加工性。
汽车电子委员会 (AEC) 发布了一项名为 AEC-Q006 的可靠性规范，该规范必须与 AEC-Q100/101 一起使用，以鉴定使用铜线的汽车 IC。该规范概述了严格的可靠性标准，以确保铜线 IC 能够在汽车环境中可靠地运行。为了实现这种可靠性，必须仔细选择材料和优化工艺。Cu线现在是所有引线键合应用中的首选线，并且其在未来的汽车应用中的使用只会增加。
安靠上海为汽车电子客户提供的BGA器件，能通过最严苛的AEC- Q006要求，达到0级。
文章封面来源：https://elements.envato.com
作者：PRASAD DHOND
原文始发于微信公众号（安靠上海）：铜线在汽车 IC 中的兴起
先进封装设备类似前道晶圆制造设备，供应商受益先进封测产业增长。随着先进封装的发展，Bumping(凸块)、Flip(倒装) 、TSV 和 RDL(重布线)等新的连接形式所需要用到的设备也越先进。以长球凸点为例，主要的工艺流程为预清洗、UBM、淀积、光刻、焊料 电镀、去胶、刻蚀、清洗、检测等，因此所需要的设备包括清洗机、PVD 设备、光刻机、 刻蚀机、电镀设备、清洗机等，材料需要包括光刻胶、显影剂、刻蚀液、清洗液等。为促进行业发展，互通有无，欢迎芯片设计、晶圆制造、装备、材料等产业链上下游加入艾邦半导体先进封装产业链交流群。
