设备材料
 
顺应技术趋势加快键合铜丝市场拓展
 2015-10-10
 

——科大鼎新董事长 苗海川

 

随着半导体行业的迅速发展,半导体封装朝着高密度、小体积、功能全、智能高的方向发展。这对键合丝等封装材料提出了更高的要求。科大鼎新作为国内以键合丝为主要产品的高科技企业,产品覆盖键合金丝、键合铜丝、银合金丝、镀金银丝、镀钯铜丝等。公司未来将以键合铜丝等产品为主,推进市场发展,同时开拓新的增长领域。

 

键合铜丝替代金丝成趋势

 

键合丝是集成电路和LED中的主要封装材料之一,其主要作用是导通芯片与外部电路。近年来随着芯片的集成化程度越来越高,对封装材料提出了新的要求。总体的趋势之一是纯金线逐渐被取代,而低价值铜丝与合金丝越来越多地受到市场的青睐。

 

从总体市场来看,约80%的芯片封装仍然采用引线键合的方式进行电路连接,采用的键合引线大致可分为键合金丝、银合金丝、镀钯铜丝三大类,此外还包括许多衍生产品类型。其中,键合金丝的应用历史最长。由于黄金为惰性金属,所以产品性能最为稳定。缺点则是机械性能较弱,在高端封装日益讲求高密度、小体积的情况下,容易出现歪丝、塌丝等问题,所以即使键合金丝也是日益朝着合金化的方向发展的,比如掺杂其他贵金属使合金化,提高黄金材料的强度,适应低弧度高密度的封装趋势。不过,从2007年黄金价格开始大幅上升以来,出于成本考虑,大部分的封装企业均已开始使用其他材料替代金丝,或者是减少黄金的用量。这导致键合铜丝、银合金丝的市场快速发展。

 

作为键合金丝的替代产品,键合铜丝的优势很明显。首先是价格优势,引线键合中的铜丝成本只是金丝的3%~10%,且市场价格比较稳定。其次,在电学性能和热学性能上,常温下铜的电阻率为1.7μΩ/cm,大约比金的电阻率小37%左右,铜的热导率(398.0W/m·K)要比金(317.9W/m·K)高25%左右。在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流。在机械性能上,铜的刚性比金好,抗歪丝、塌丝能力更强,更适合超细间隙引线键合,从而提高封装密度。最后,Cu/Al金属间化合物的生长速率比Au/Al金属间化合物的生长速率慢很多,由金属间化合物生长引起的焊点失效等可靠性问题相比较轻。目前的技术条件下,铜线的可靠性已经优于金线。因此,这些年来键合铜丝的市场占有率已经超过金丝。2014年铜丝(包括镀钯铜线等衍生产品)的市场比例达到45%左右,而金线的市场份额大约在35%~37%,预计未来铜丝的市场份额将超过50%。

 

科大鼎新今后产品发展重点将放在铜丝的开发与推广上,比如裸铜丝、镀钯铜丝、镀金钯铜丝等。科大鼎新还是国内目前唯一一家可以提供镀金钯铜线的企业。

 

银合金丝也是键合丝市场的一个重要发展方向。银具有极好的导电和导热性能,但同时银材料又容易产生离子迁移,容易被腐蚀性气体所腐蚀,所以大多采取合金的手段,阻止离子迁移,比如采用金和钯等作为合金材料。但是合金化使银线的电阻率升高,使其在应用方面有所局限,比如高频、大功率的一些器件是不适合使用的。

 

持续加强键合丝主营业务

 

科大鼎新是一家依托国家“863”和“973”计划研究成果向生产应用转化的国家级高新技术企业。从2006年成立以来,一直在键合丝领域积极发展。产品覆盖半导体封装用键合丝,主要产品类型包括键合金丝、键合铜丝、银合金丝、镀钯铜丝、镀金钯铜丝等。

 

科大鼎新在主要产品上均拥有自主知识产权,比如微量元素掺杂等核心技术。核心技术的拥有保证了公司的成本优势,可以在保证产品质量的情况下,提供更优的价格。在技术能力上,科大鼎新生产的键合丝最细可以达到13微米,在生产过程中最长可以连续拉丝20万米不断线,可以按照客户的要求提供导线长度,最长可以达到1万米/轴,同类公司一般只能提供2000米/轴。公司采用直接镀层技术,镀钯铜线和镀金钯铜线在镀层的均匀度处于国内领先地位,镀层的厚度可以依照客户需求定制。

 

从政策环境看,目前国家极力支持集成电路产业的发展。从产业环境看,国外的主流半导体制造、封装厂都已到中国投资建厂,产业重心向中国转移。从市场层面看,物联网市场、消费电子、智能终端、汽车电子、LED照明,对集成电路产业都有很大的拉动作用。科大鼎新也将借此契机,以半导体封装材料为主业发展,在坚持发展键合丝主导产品的同时,积极开拓新的产品领域,比如贴片封装中的重要材料之一锡球项目就在积极的筹备当中。

 

(来源:中国电子报)