鍵合金絲

Gold bonding wire

集成電路中用作連接線的金合金絲，又稱球焊金絲或引線金絲。金含量≥99．99%，微量添加元素總和<0.01%。有γ型、C型和FA型等三種，后兩種用于高速鍵合。微量元素為鈹、銅、銀等具有細化晶粒，提高再結晶溫度和強化金的作用。用高頻爐真空熔煉，二次重熔和定向結晶，鑄錠在均勻化后冷加工成材?；蛴靡后w擠壓工藝制造。鍵合金絲是微電子工業(yè)的重要材料，用作芯片和引線框架間連接線。

集成電路時信息產品的發(fā)展基礎，信息產品是集成電路的應用和發(fā)展的動力。伴隨著集成電路制造業(yè)和封裝業(yè)的興起，必然將帶動相關產業(yè)，特別是上游基礎產業(yè)的蓬勃發(fā)展。作為半導體封裝的四大基礎材料之一的鍵合金絲，多年來雖然是芯片與框架之間的內引線，是集成電路封裝的專用材料，但是隨著微電子工業(yè)的蓬勃發(fā)展，集成電路電子封裝業(yè)正快速的向體積小，高性能，高密集，多芯片方向推進，從而對集成電路封裝引線材料的要求特細(&cent;0.016mm)，而超細的鍵合金絲在鍵合工藝中已不能勝任窄間距、長距離鍵合技術指標的要求。在超細間距球形鍵合工藝中，由于封裝引腳數(shù)的增多，引腳間距的減小，超細的鍵合金絲在鍵合過程中常常造成鍵合引線的擺動、鍵合斷裂和踏絲現(xiàn)象;對器件包封密度的強度也越來越差;成弧能力的穩(wěn)定性也隨之下降，從而加大了操作難度。另外，近幾年來，黃金市值一路飚升，十年時間黃金價格增長了200%多，給使用鍵合金絲的廠家，增加了沉重的原材料成本，同事也加大了生產及流動成本，生產廠商的毛利潤由20%降到了6%，從而導致了資金周轉緩慢，制約了整個行業(yè)的技術提升及規(guī)模發(fā)展。由此表明，傳統(tǒng)的鍵合金絲根據(jù)自身的特點已經達到了其能力極限，再也不能滿足細線徑、高強度、低弧度、長弧形、并保持良好導電性的要求。因此，隨著半導體集成電路和分立器件產業(yè)的發(fā)展，鍵合金絲無論從質量上、數(shù)量上和成本上都不能滿足國內市場的發(fā)展要求。特別是低弧度超細金絲，大部份主要依賴于進口，占總進口量的45%以上。所以國家在新的五年計劃期間，提出把提高新型電子器件創(chuàng)新技術和工藝研發(fā)水平納入國家專項實施重點規(guī)劃項目來抓，大力開發(fā)高科技、高尖端、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保型半導體集成電路封裝新材料。

隨著電子信息時代的飛速發(fā)展，其應用基礎與核心的大規(guī)模集成電路、超大集成電路和甚大規(guī)模集成電路的特征間距尺寸已走過了0.18&micro;m、0.13&micro;m、0.10&micro;m 的路程，直至當今的0.07&micro;m生產水平。其集成度也達到數(shù)千萬只晶體管至數(shù)億只晶體管，布線層數(shù)由幾層發(fā)展至10層，布線總長度可高達1.4Km。這樣一來，硅芯片上原由鋁布線實現(xiàn)多層互連，由于鋁的高電阻率制約，顯然難以得到發(fā)揮。所以在芯片特征間距尺寸達到0.18&micro;m或更小時，根據(jù)研究我們采用了電阻率低、電氣性能和機械性能俱佳，以及價格低廉的單晶銅絲進行了多次的鍵合試驗，結果解決了多層布線多年要解決的難題。同樣情況，由于芯片輸入已高達數(shù)千輸入引腳的大量增加，使原來的金、鋁鍵合絲的數(shù)量及長度也大大增加，致使引線電感、電阻很高，從而也難以適應高頻高速性能的要求，在這種情況下，我們同樣采取了性價比都優(yōu)于金絲的單晶銅(ф0.018mm)進行了引線鍵合，值得可賀的是鍵合后結果取得了預想不到的成功。從此改變了傳統(tǒng)鍵合金絲的市場壟斷，實現(xiàn)了單晶銅絲鍵合引線在中國集成電路微電子封裝產業(yè)系統(tǒng)中的應用未來發(fā)展前景十分廣闊。同時也填補了中國在這一領域的空白，節(jié)省貨幣金屬黃金消耗，增加了中國黃金戰(zhàn)略儲備具有一定重大的意義。

美、日、歐等發(fā)達國家，經過對單晶銅布線及其引線鍵合的多年研發(fā)工藝，技術已日漸成熟，近幾年少數(shù)高校及科研院所(如哈工大)和該公司一樣未雨綢繆，開展了對單晶銅引線可靠性的探索和研究，并取得了可喜的成果。

近幾年來，根據(jù)國內外集成電路封裝業(yè)大踏步的快速發(fā)展，該公司緊跟這一發(fā)展趨勢，在全國率先研發(fā)生產出單晶銅鍵合絲，其直徑規(guī)格最小為ф0.016mm，可達到或超過傳統(tǒng)鍵合金絲引線ф0.025mm和緝拿和硅鋁絲ф0.040mm質量水平。為促進技術成果盡快向產業(yè)化轉移，促進生產力的發(fā)展，為此，我們一直期待著能早日為集成電路封裝業(yè)高尖端技術的應用做出應有的貢獻。

特別令我們高興的是，這種期待與渴望，在"2007年中國半導體封裝測試技術與市場研討會"上，我們公司的單晶銅鍵合引線新產品被行業(yè)協(xié)會的專家"發(fā)現(xiàn)"，并立即得到大會主席及封裝分會理事長畢克允教授的充分肯定和支持。從此我們將在分會的領導下，將這一新興的單晶銅鍵合絲新產品盡早做強做大，走在全國的前列并瞄準國際市場，以滿足即將到來的單晶銅鍵合引線的大量需求。

為此，我們起草了"高技術、高附加值、國家重點推廣項目--IC封裝單晶銅鍵合引線項目分析書"，幫助相關投資者對該項目進行實地市場了解、分析，并給予投資者一定的風險解析。

單晶銅鍵合絲替代鍵合金絲應用到微電子中的封裝業(yè)，如大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路和甚大規(guī)模集成電路、二極管、三極管等半導體分立器件及LED燈發(fā)光芯片封裝業(yè)等。在日益激烈競爭的電子工業(yè)中，高成本效益，已不能滿足集成電路封裝業(yè)的發(fā)展，為了降低成本，國內外眾多產業(yè)領域在尋找一種更便宜的導體替代昂貴的金絲材料。單晶銅鍵合絲具有機械、熱學、電學性能優(yōu)良及其化合物增長慢等特性。在特定條件要求下，線徑可以減小到一半，單晶銅鍵合絲高的拉伸率、剪切強度，可以有效降低絲球焊過程中可能發(fā)生的絲擺、坍塌等現(xiàn)象，有效緩解了采用直徑小的一些組裝難度。在很大程度上提高了芯片頻率和可靠性，適應了低成本、細間距、高引出端元器件封裝的發(fā)展。南通富士通、天津摩托羅拉、上海英特爾、蘇州英飛凌、天水華天科技等國內較大的集成電路封裝測試企業(yè)一開始試用單晶銅鍵合絲運用于IC封裝技術的發(fā)展，晶片上的鋁金屬化層更換為銅金屬化層，因為在晶片的銅金屬化層上可以直接焊接，而不需要像鋁金屬化層那樣加一層金屬焊接層，這不但能增強器件特性還能降低成本，同時，在工藝上，逐漸將傳統(tǒng)的金絲更換為單晶銅鍵合絲，解決細間距的器件封裝，對器件超細間距的要求成為降低焊絲直徑的主要驅動力。因而，在今后的大規(guī)模集成電路、超大和甚大規(guī)模集成電路封裝業(yè)種，單晶銅絲球焊技術是目前國際上正在興起的用于微電子器件芯片內引線連接的一種高科技創(chuàng)新技術，今后在球焊技術工藝中比將成為主流技術。單晶銅鍵合絲作為鍵合引線材料是現(xiàn)在和將來電子封裝業(yè)的必然趨勢。此外，由于黃金價格的上漲，更加快著單晶銅鍵合絲代替鍵合金絲的步伐，所以，單晶銅鍵合絲無論在國內外還是現(xiàn)在和將來都具有非常大的潛在市場和巨大的發(fā)展商機。

單晶銅絲其結構僅由一個晶粒組成，不存在晶粒之間產生的"晶界"，不會對通過的信號產生反射和折射而造成信號失真和衰減，因此具有獨特的高保真?zhèn)鬏敼δ?，所以國際市場上首先用于音視頻傳輸線，多集中于音響喇叭線、電源線、音頻連接線、平衡線、數(shù)碼同軸線、麥克風線、DVD色差視頻線，DⅥ和HDMI線纜及各種接插件等。

近年來，國內外又開始將單晶銅絲用于通信網絡線，隨著電腦通信網絡技術的發(fā)展，對網絡傳輸線的傳輸速度要求越來越高，傳輸速度高也就是線的使用頻率范圍高，頻率范圍高，則信號衰減就嚴重。較早的5類線可用到100MHz，而超5類線也只有120MHz，自推出單晶銅絲材料制作的網絡線以后，使用頻率可達350MHz以上，超過6類線標準很多(6類線為250MHz)。根據(jù)1999-2000年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，平均每年需求量以12%的速度持續(xù)增長。預計今后10年內產品的需求量將達到現(xiàn)階段的兩倍以上。網絡數(shù)據(jù)通訊線纜，由于缺乏高性能材料方面的支持，所以，六類以上線纜基本上位國外產品所占領。據(jù)預測，二十一世紀初亞太地區(qū)將是網絡信息發(fā)展的熱點地區(qū)。高保真音視頻線纜，中國年用量在20萬km以上，隨著中國人民生活水平的提高，影音設備消費將會大幅度的提高，與之匹配的高檔次音視頻傳輸線將會大量增加。