DOC《温州市科技计划项目》

温州市科技计划项目 (温州市激光与光电产业专项科技项目) LED芯片封装用键合金丝 可行性报告二零一二年五月 目录

一、立项的背景和意义…2

二、国内外研究现状和发展趋势…3

三、研究开发内容及和技术关键…4

四、预期目标…9

五、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解………………

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六、计划进度安排…12

七、现有工作基础和条件…12

八、经费预算…13

一、立项的背景和意义 世界上现有半导体封装的四大基础材料为:芯片、键合丝、框架、塑封料.

半导体封装用键合金丝(gold bonding wire),又称球焊丝或引线丝,是微电子工业的重要材料,用作芯片和引线框架间的连接线,是一种具备优异电气、导热、机械性能及稳定性极好的内引线材料.键合金丝作为封装用内引线,是集成电路、半导体分立器件和LED制造过程中必不可少的基础材料之一. 键合丝产品属于微电子行业的上游产品,随着国际半导体封装技术的发展和产品升级换代,逐渐应用于民用消费性IC、电视机、音响、电脑、手机等芯片上,工业用IC、大型服务器、存储器、医疗器械设备、电机、智能仪表等芯片上,LED照明灯以及军用芯片上.伴随着集成电路制造业和封装业的兴起,必然将带动相关产业,特别是上游基础材料产业的蓬勃发展,键合丝产品必将呈现快速发展的趋势. 目前,资源匮乏,能源紧张已成为全球经济发展的瓶颈.在供电日趋紧涨的情况下,世界各国均开始了新型光源照明的探索. LED光电产业及集成电路新材料产业是全球公认的21世纪新兴、环保的支柱型产业.现在LED产业主要用于各行各业的照明上,它将进一步取代传统的发光体(如白炽灯、日光灯、节能灯),无论是在环保、节能,还是在使用寿命上,相对传统产业都有强大的优越性.研究发现,LED作为光源,具有节能、环保、寿命长三大优点,理论上可实现白炽灯10%的消耗,比荧光灯节能50%.它采用固体封装,寿命是荧光灯的10倍,白炽灯100倍;

同时LED光源无紫外光,红外光辐射,同时能避免荧光灯破灭所流出的汞对环境的污染.LED及键合金丝正是光电子产业中最重要的光电子材料和组件,是整个光电子产业的基础. 目前,在美国、日本、欧州等国家已经制定了 半导体照明计划 ,并有政府部门强制照明节能推动.中国2003年面对照明工业的巨大转型和LED兴起,成立了由八部委成立的LED照明工程协调小组,并确定深圳、上海、大连、南昌、厦门五大产业示范基地,LED照明获得前所未有发展机遇.LED市场需求的增加,将会带动LED上游产品芯片、支架、键合丝等行业的蓬勃发展.我司生产的键合丝产品是光电子产业的基础电子材料,因此市场前景非常广阔.

二、国内外研究现状和发展趋势 从2000年到2009年,中国键合金丝市场一直保持着高速发展的势头,年均增长率达到了38.33%,2006年全国键合金丝使用量超过10000千克/年;

2007年达到15000千克/年;

2008年市场的总体需求达到了20000千克/年,每年以5000kg的增长速度逐年递增.随着LED封装行业以及消费类电子、IC封装的兴起,未来几年中国对键合丝(主要是金丝)的需求量将迅速上升,今后3-5年平均增速约30%.同时中国也将成为生产和应用键合金丝的大国,预计2012年底中国大陆键合金丝的总产能将增加到75吨. 目前主流的封装技术中,芯片与外部元件的连接,90%以上都是用键合金丝来进行引线.随着电子器件封装向多引线化、高集成度和小型化发展,要求用更细的金属丝进行窄间距、长距离的键合,键合金丝的性能能够满足这种要求,特别是高纯度、耐高温、超细、超长的键合金丝,市场前景非常广阔.但是,随着集成电路产业和分立器件产业的发展,键合金丝无论从质量和数量上都不能满足国内市场需求,特别是低弧度超细金丝,主要依赖于进口,占总进口量的45%以上.因此必须加强技术研发,开发低弧度超细金丝,用新产品替代进口,满足国内庞大市场的需求. 随着半导体器件集成度的进一步提高,器件上的电极数增多,电极间距变窄,而且键合高速度化要求键合球径小型化或加长键合丝的长度.健合金丝的细线化是解决电极间距窄化和球径小型化的有效办法,通过细线化还可达到降低成本的目的.为此,迫切需要机械强度高、热压后的接合强度相同的键合金丝.这就需要最佳设计合金组成,研究微量添加元素的作用效果,提高金丝的强度. 日本田中、住友及新口铁和德国的贺利氏等公司针对键合金丝细线化和接合性问题,研究了添加元素对金合金细线化的效果,并通过添加廉价元素降低金丝成本,相继开发出高性能的新型键合金丝,已进入实用阶段.贺利氏招远贵金属材料有限公司和贺利氏招远(常熟)电子材料有限公司(简称贺利氏)在2006年将主要就半导体封装用的细线径、高强度、低弧度、长弧形、高可靠性金丝进行研发和生产.此外,贺利氏还提出要加速键合铜丝、纯铝丝的产业化进程. 目前微量添加元素的作用和Au-Cu-Ca、Au-Ag、Au-Ni、Au-Sn(In)、Au-Pt(Pd)等合金化键合金丝,以及键合金丝的微量添加元素复合化、组成合金化、加工细线化、低成本化是键合金丝的发展趋势.因此,我们应抓住时机开发高性能、低成本、合金化的金丝,适应微电子工业的发展,进一步抢占金丝市场.