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镀层结构对单层电容金丝键合的影响

镀层结构；金丝键合；单层电容

单层片式电容器（SLC）与传统多层瓷介电容器（MLCC）相比具有更低的等效串联电阻、更小的介质损耗和更高的可靠性，更能满足高频电子线路的苛刻要求，同时实现小型化与高频化，广泛应用于微波通讯线路、振荡电路及微波集成电路[1]。金丝键合以其工艺实现简单、成本低廉、及时和多样化封装形式等优点，成为实现微波多芯片组件电气互联中的关键技术[2]，也是保证SLC在电路中稳定运行的基础。键合材料及工艺参数，如功率、频率、温度、压力等对其键合结果的影响，均有学者进行过相应研究。在引线材料方面，李凤[3]等人开发的无氰镀金银基键合丝，大幅降低了中高端微电子器件芯片的封装材料成本。在工艺参数方面，刘波[4]、宋云乾[2]、刘丽君[5]、雷斌[6]等人通过不同的对比实验设计对金丝键合效果进行了分析和研究。海洋[7]等人采用仿真模拟和实验相结合，对键合可靠性进行了研究，但对于不同结构表面镀层对金丝键合效果的影响鲜有报告。

本实验采用真空溅射法制备TiW/Ni/Au和Ti/Ni/Au两种不同结构的种子层，电镀加厚金层（2~3 μm），制备得到具有不同结构镀层，且镀层表面平整度、均匀性良好的SLC产品。进一步通过金丝键合实验（超声功率200 mW，键合压力250 mN，键合时间200 ms），来验证对比不同结构表面镀层对产品键合性能的影响。键合完成后采用推拉力测试机测试，结果如图1所示。图中显示TiW/Ni/Au电极层的键合拉力（8.3 g）略低于Ti/Ni/Au电极层（8.8 g）；TiW/Ni/Au电极层的键合推力（78 g）低于Ti/Ni/Au电极层（91 g），但数值离散程度优于后者。不同结构的电极层会对产品键合推拉力产生一定影响，两种结构的电极层均能满足25 μm金丝行业键合推拉力强度要求，其中Ti/Ni/Au电极层的键合效果更佳。产生不同键合结果主要由于不同结构膜层间的界面效应及相互影响，将进一步通过微观结构测试进行分析对比。