功率电子封装领域-贺利氏键合材料解决方案

贺利氏电子-宋建波

摘要：

在半导体封装领域，键合线作为连接芯片与外部框架的"关键桥梁"，其性能直接影响整个电子系统的可靠性与寿命。随着汽车电子、工业控制和新能源领域的快速发展，对键合材料的要求也日益严格。贺利氏电子凭借其深厚的技术积累，推出了一系列创新的铝线和粗铜线解决方案，为功率电子封装提供了更多优化选择。

一、铝线键合技术的创新与发展

贺利氏在铝线键合材料领域拥有完整的产品系列，针对不同应用场景提供了专业化的解决方案。

图1.贺利氏铝线产品分类

二、核心产品深度解析：Al Prime

以应用广泛的 Al Prime 为例，该产品采用高纯度铝基材，通过添加并均匀分布镍（Ni）等微量元素，显著提升了材料的耐水汽腐蚀性能。Al Prime能满足汽车和电力电子领域对键合连接可靠性日益提高的需求。

2.1产品核心优势

卓越的抵抗水汽腐蚀能力

可以做软态（S）和硬态（M）两种状态

具备宽泛的键合工艺窗口

可以被加工成铝带产品

2.2 线材显微组织结构

通过优化的热处理工艺，Al Prime形成了成分均匀、形态一致的再结晶晶粒组织，彻底消除了冷加工后的纤维状结构。这种均匀的晶粒结构使线材更具柔韧性，从而显著提高了结合力与抗应力腐蚀能力。

图2. Al Prime（20mil）晶粒结构

三、键合验证与可靠性表现

 3.1 客户应用案例

键合关键质量特性（CTQ）表现如下：

图3.焊点图片

关键的键合结果能完全满足客户标准。

3.2可靠性测试分析

3.2.1抗水汽腐蚀测试

Pressure Cooker Test（高温蒸煮）

(PCT ：121°C, 100% humidity, 2 bar)

测试结果显示20mil

Al Prime铝线在经过PCT250小时后，抗拉强度没有出现明显衰减的迹象，说明该型号铝线具有出色的抗水汽腐蚀的能力。

在铝凝固阶段，微量镍原子会向晶界偏聚。它们吸附在阴极活性位点上，通过提高析氢过电位抑制关键的阴极反应，直接降低腐蚀电流并减缓铝的阳极溶解。同时，镍的偏聚还通过调节局部电化学环境、降低微区电位差，进一步减弱腐蚀驱动力。

图4.高温蒸煮测试结果

3.2.2抗热疲劳测试

Power Cycling Test （功率循环测试）

以下数据来自贺利氏与赛米控的联合实验，12mil Al Prime键合于二极管芯片，从以下测试条件及结果可以看出，随着结温（ΔTj）升高，功率循环寿命显著下降。

焊点脱落是主要的失效模式，由于芯片与线材之间的热膨胀系数的差异，以及在不断的温冲影响下，结合面抵抗热疲劳的能力退化，导致裂纹产生。

优化方向: 为提升抗热疲劳性能，可考虑采用CuCorAl或Cu键合材料。

图5. 功率循环测试条件及结果

四、结论与展望

贺利氏电子的铝线解决方案通过持续的合金优化与工艺创新，在传统功率封装领域中持续提供高可靠性价值。Al Prime等产品凭借其优异的抗腐蚀性和稳定的键合性能，已成为严苛环境应用的理想选择。

与此同时，为满足更高性能需求，贺利氏已布局粗铜线键合技术，通过材料与工艺的双重突破，为下一代功率电子封装提供更强动力。敬请期待下期粗铜线解决方案的详细介绍。