陈云，王立，吕家力，朱婷

（扬州国扬电子有限公司，江苏扬州225100）

功率模块铜线键合技术及其可靠性研究

陈云，王立，吕家力，朱婷

（扬州国扬电子有限公司，江苏扬州225100）

由于铝线键合逐渐不能满足如今功率模块功率密度、工作温度不断提升的可靠性要求，因此采用铜线代替铝线，以实现更高的可靠性工作寿命。对比分析了铜线、铝线键合工艺的特点、结合强度和可靠性，证明了铜线键合工艺的可行性和高可靠性。同时分析了铜线键合工艺目前存在的问题和应对措施。

铝线键合；铜线键合；可靠性

1 引言

在电力电子模块的先进应用中，功率模块的设计和制造必须满足高频开关速率、高功率密度、高结温等要求，传统电力电子模块的引线互连技术通常采用铝线键合，但由于铝线电阻率高、屈服强度低等材料本身的局限性，这种连接方式已成为限制高功率电力电子模块发展的关键。失效分析研究显示，在电力电子功率模块应用时，键合界面的失效是限制模块寿命最重要的因素，新的引线互连技术通过使用铜线键合技术代替铝线键合技术以提高模块的寿命[1]。与铝线相比，铜线拥有多项优势。铜线拥有更高的电导率和热导率，同时拥有更高的屈服强度和机械稳定性，这使得铜线键合点拥有至少十倍于铝线的可靠性寿命，且键合点剪切力强度是铝线的三倍[2]。

根据市场调查，虽然铝线仍是至少未来五年内的主流技术，但到2020年，铜线键合将占据大于25%的市场份额[3]。……