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電子系統(tǒng)的可靠性與壽命。隨著汽車電子、工業(yè)控制和新能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，對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)新的鋁線和粗銅線解決方案，為功率電子封裝提供了更多優(yōu)化選擇。

　　一、鋁線鍵合技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

　　賀利氏在鋁線鍵合材料領(lǐng)域擁有完整的產(chǎn)品系列，針對不同應(yīng)用場景提供了專業(yè)化的解決方案。

　　圖1.賀利氏鋁線產(chǎn)品分類

　　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能滿足汽車和電力電子領(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

　　●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 線材顯微組織結(jié)構(gòu)

　　通過優(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、鍵合驗證與可靠性表現(xiàn)

　　3.1 客戶應(yīng)用案例

　　鍵合關(guān)鍵質(zhì)量特性(CTQ)表現(xiàn)如下：

　　圖3.焊點圖片

　　關(guān)鍵的鍵合結(jié)果能完全滿足客戶標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.2可靠性測試分析

　　3.2.1抗水汽腐蝕測試

　　Pressure Cooker Test(高溫蒸煮)

　　(PCT ：121°C, 100% humidity, 2 bar)

　　測試結(jié)果顯示20mil Al Prime鋁線在經(jīng)過PCT250小時后，抗拉強(qiáng)度沒有出現(xiàn)明顯衰減的跡象，說明該型號鋁線具有出色的抗水汽腐蝕的能力。

　　在鋁凝固階段，微量鎳原子會向晶界偏聚。它們吸附在陰極活性位點上，通過提高析氫過電位抑制關(guān)鍵的陰極反應(yīng)，直接降低腐蝕電流并減緩鋁的陽極溶解。同時，鎳的偏聚還通過調(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)動力。

　　圖4.高溫蒸煮測試結(jié)果

　　3.2.2抗熱疲勞測試

　　PowerCyclingTest(功率循環(huán)測試)

　　以下數(shù)據(jù)來自賀利氏與賽米控的聯(lián)合實驗，12mil Al Prime鍵合于二極管芯片，從以下測試條件及結(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。

　　焊點脫落是主要的失效模式，由于芯片與線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)測試條件及結(jié)果

　　賀利氏電子的鋁線解決方案通過持續(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)提供高可靠性價值。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，為滿足更高性能需求，賀利氏已布局粗銅線鍵合技術(shù)，通過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)動力。敬請期待下期粗銅線解決方案的詳細(xì)介紹。