键合金丝概要.docx
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键合金丝概要
键合金丝概况
一、简要说明:
1、键合金丝概念以及其应用
键合是集成电路生产中的一步重要工序,是把电路芯片与引线框架连接起来的操作。
键合丝是半导体器件和集成电路组装时为使芯片内电路的输入/输出键合点与引线框架的内接触点之间实现电气链接而使用的微细金属丝内引线。
键合效果的好坏直接影响集成电路的性能。
键合丝是整体IC封装材料市场五大类基本材料之一,是一种具备优异电器、导热、机械性能并且化学稳定性极好的内引线材料,是制造集成电路及分立器件的重要结构材料,键合丝主要用于各种电子元器件,如二极管、三极管、集成电路等。
下面的截面示意图描绘了半导体元件中各部分间的结构关系:
2、性能要求以及测试方法标准
键合金丝类型、状态、各项要求与其中部分测试方法、包装等均在中华人民共和国国家标准《GB/T8750-2007半导体器件用键合金丝》列出:
图2国家标准《GB/T8750-2007半导体器件用键合金丝》
Pullstrength:
抗拉强度,强度越高,可以实现更快速的键合
FABformation:
自由空气球形球质量
Gascost:
保护气体成本,FAB形成时是否需要保护气体以及气体成本,Au丝不要保护气
HTS:
hightemperaturestorage性能,焊点可靠性
Storage:
库存成本
Price:
价格
1bondmargin:
第一焊点——球焊点形成后,边缘直径,对于焊盘间距的设计非常重要
Squashedballdeviation:
FAB在超声和压力的作用下与芯片上焊盘键合后,变成的扁平球(Squashedball),在进行大量键合后Squashedball尺寸的分散度,对于实际生产的质量控制非常关键
3、客户以及相关信息
表12010年键合丝用户及相关信息列表
序号
铜丝用户
目前铜丝用量(万米/月)
金铜丝用量合计(万米/月)
目前供应商
1
深圳赛意法STS
300
1900
贺利氏/田中/住友
2
江阴长电
350
2200
康强/贺利氏/达博
3
无锡华晶
30
250
康强/贺利氏/达博
4
深圳安晶
50
200
达博/康强
5
汕头华汕
120
260
贺利氏/康强/MKE
6
高怡企业
80
350
康强/MKE
7
宁波明晰
80
210
康强/达博
8
上海尼西
200
290
贺利氏/田中
9
三星
100
3500
贺利氏/田中/MKE
10
天水华天
150
1500
励福/贺利氏/康强
11
日月光
800
5000
贺利氏/田中/日铁
12
乐山菲尼克斯
150
800
贺利氏/田中
13
飞利浦电子
180
950
贺利氏/住友
14
KEC
100
900
贺利氏/MKE
15
捷敏电子
100
500
贺利氏/田中
16
上海葵合
150
350
贺利氏/MKE/住友
17
星科金朋
20
2300
MKE/贺利氏
18
南通富士通
200
1800
贺利氏/达博/康强
19
凯虹
150
1600
贺利氏/田中/住友
20
新康
130
350
贺利氏/田中
21
天津飞思卡尔
50
650
贺利氏/住友/田中
22
华达
100
250
达博/贺利氏/康强
(摘自XX搜索《键合丝企业清单》)
4、竞争对手以及行业标杆
1.贺利氏:
目前世界最大的键合金丝生产厂家,在中国有常熟和招远两个工厂,键合丝业务涉及金丝、铜丝、铝丝。
大多数中高端客户把他列为第一供应商,目前他们的整个大陆市场份额应该在50%以上。
2011年,金丝销量为11.5吨,是我们中高端客户最大的竞争对手;2008年贺利氏收购了美国K&S的键合丝业务,其铜丝质量全球领先,所以铜丝业务发展较快,很快取代康强和优克等较早进入市场的低端产品,处于垄断地位。
公司资金雄厚,进入国内市场比较早,利用贺利氏的品牌及当时国家的政策取得了比较庞大的市场网络,产品质量比较稳定,中高端市场尚国内无竞争对手。
金键合焊线
Heraeus的金焊线产品系列根据回路高度特性可以分为四类金焊线,即所谓的H系列、S系列、L系列和HTS系列(高抗拉强度)。
每类产品均具有其独特的特点和属性。
依据于封装类型、焊线跨度、回路高度和键合需求,我们的焊线设计用于各种回路应用。
电气属性图表
熔断电流vs.焊线直径
熔断电流vs.焊线长度
电阻vs.焊线直径
除了这四类主要产品之外,AFW还为独特的应用提供了许多专门设计的金合金,如FP系列键合焊线。
AFW焊线提供直径从0.6密耳(15祄)到3.0密耳(75祄)的产品。
我公司性能优越的金焊线制造设施中心位于Heraeus在新加坡新建的经过QS9000/ISO9002/ISO14001认证的设施。
HeraeusBallBondingWires
WithinthreemajorclassificationsofHeraeusgoldballbondingwires,therightwirecanbefoundforanyballbondingapplication.Thesegroupstakeintoaccountmechanicalstrengthandloopingcharacteristics.
GoldWireSegmentationbyApplication
GoldWireSegmentationbyProperties
PhysicalProperties
Properties
Units
4N(99.99%Au)
3N(99.9%Au)
2N(99%Au)
Resistivity
uOhmscm
2.2-2.4
2.4-2.7
3.0-3.
ElasticModulus
GPa
80-95
85-100
85-10
TensileStrength
N/mm2
>240
>250
>260
HeatAffectedZoneLength
Normal
Shorter
Shortest
NeckStrength
%TensileStrength
85-90
85-95
90-95
ReliabilityPerformance
Low
Medium
High
LoopingPerformance
Good
Excellent
Excellent
Bondability
Excellent
Excellent
Good
MoldingPerformance
Good
Excellent
Excellent
GoldBondingWires
Heraeusgoldbondingwiresaremanufacturedfromhigh-puritystartingmaterials(99,999%)withdopingadditions.Newapplicationsandtheirincreasedrequirementsledtothedevelopmentofalloyedgoldbondingwires.
Allwiresarecorrosionresistantanddisplayhomogeneouschemicalcompositionandstablemechanicalproperties.
Thewiresurfacesareverycleanandofhighquality.Goldbondingwiresareprincipallyusedintheproductionofplasticpackagedcomponents.Thehighestprocessingratesareachievedbyusingtheball/wedgebondingprocess.
1
2
3
BallBondingGoldWires
Heraeusoffersawideselectionofgoldballbondingwiresinafullrangeofdiameterstosuityourapplications,
fromhigh-poweranddiscretecomponentstohighpin-count,ultra-finepitchdevices.
Readmore
WedgeBondingGoldWires
Ourwedgebondinggoldwiresareoptimizedfortailandloopconsistencyandprovideexcellentbondability
forhigh-frequencyandopto-electronicapplications.
Readmore
StudBumpingGoldWires
Heraeushasdevelopedgoldwireproductsspecificallyforadvancedstudbumpingofwafersandothermaterials
usedinflip-chipandchip-to-chipapplications.
Readmore
HeraeusStudBumpingBondingWires
HeraeusGoldStudBumpingWiresprovideversatilityforalltypesofbumpingapplicationsincludingstandardstud,coined,andstackedbumps.Availableineither2Nor4Ncompositions,itdeliversconsistentbumpheightandlong-termbondstability.
StudBumpingGoldWireSelectionMatrix
Attribute
4N(99.99%Au)
2N(99%Au)
TailHeight
Low
Low
TailConsistency
Excellent
Excellent
Bondability
Excellent
Good
ShearStrengthLevel
High
Higher
SensitivePadApplications
Excellent
Good
LongTermBondStability
Good
Good
UseasConventionalBallBondingWire
Yes
No
Conductivity(µOhmcm)
2.3
3.2
但是由于公司管理的一些问题,近几年公司核心员工离职较多,同时凭借其垄断地位,对客户的服务不到位。
母合金配方和工艺的研发和应用试验中心在国外,为外方所控,所以产品的研发完全依赖国外,不为合资企业所控。
2.宁波康强:
国内上市公司(代码:
002119),国内最大的引线框架生产商,2002年开始生产金丝,跟金丝年用量超过1吨的江阴互为股东,故有一定的市场保证,开始发展比较快,但2006年以后一直保持在1吨左右,其技术来自于北京达博,以后主要靠来自贺利氏的一个工程师(已离开),技术过时,缺少技术支持和研发能力,采取与框架、铜丝等捆绑销售政策,有一定的优势,是目前中低端市场的主要竞争对手。
由于金丝低端市场饱和,06年开始着手铜丝市场,并将重点放在铜丝上面,但由于铜丝仅限于高纯铜拉细,不涉及微量元素添加,技术含量低,所以市场份额逐渐被后来进入的贺利氏等其他厂家占据,目前主要客户除了互相持股的江阴外,还有华润,华晶,天水等国内客户的低端产品。
宁波康强电子股份有限公司(股票代码:
002119),于2007年3月2日深交所上市,总股本9710万股,总资产8.5亿元,净资产5.3亿元。
2006年销售收入6.3亿元,净利润4236万元。
公司专业生产半导体封装用材料:
1、引线框架:
包括集成电路框架,以及电力电子器件框架、表面贴装元器件框架和TO-92、TO-3P等分立器件框架,产销规模连续十一年居国内同行第一,产能250亿只;
2、键合丝:
包括键合金丝,产能3吨;国内唯一批量生产的键合铜丝,性能指标超过进口产品,07年底产能将达到1吨。
3、智能卡IC载带:
国内首创,公司自主设计制造了一条宽幅曝光、蚀刻生产线,生产样品达到用户要求,并通过了信息产业发展基金验收。
该产品的研发成功为蚀刻生产引线框架,IC载带柔性印刷电路板等项目创造了条件。
4、合金丝材料:
07年新开发产品,目前已引进日产全自动金属丝加工机3台,年内达到21台,年产1500吨。
合金丝材包括慢走丝线切割机用合金铜丝,计划开发晶体多组切片机用切割线,可以提高太阳能电池、集成电路等半导体切片生产效率和成品率。
公司2001年被评为国家级重点高新技术企业,1996年起相继通过ISO9001、ISO14001、QS-9000等体系认证。
2005年被评为中国半导体支撑业最具影响力企业,2006年键合铜丝被评为第一届中国半导体创新产品。
2006年公司经省科技厅批准,成立省级工程技术研发中心。
键合金丝事业部 康强金丝:
宁波康强电子股份有限公司新增生产项目,成立于2003年3月,一期总投资4000万元,主要进行键合金丝、蒸发金、金靶材及其他金基合金材料的生产及销售。
到2006年底,年生产能力2吨。
该项目全套引进欧洲及日本先进的技术、设备;聘请国内外一流的人才负责技术和管理工作。
康强金丝:
于2003年10月初正式开始批量生产,产品经过国内
知名大用户的批量考核认定,各项指标均已达到国际先进水平。
康强金丝:
将以最优惠的价格向顾客提供质量可靠的一流的产
品,并持续改进我们的技术、工艺,提供最优良的服务。
控股模具公司
本公司控股95%的北京康迪普瑞模具技术有限公司是专业从事精密IC引线框架模具、精密粉末冶金模具及其备件的加工制造,主要的加工设备全部来自瑞士、日本、德国、美国等工业发达国家,目前已达30余台。
公司依托先进的CAD/CAPP/CAM软件资源和人才优势,采用国际先进的加工设备和制造技术,承接各种高精密模具及零配件的加工。
公司主导产品有:
⑴精密冲压模具(包括IC引线框架模具、电机定转子片模具等)
⑵零配件
3.烟台励福:
由林良负责筹建,2005年底生产,曾进入国内高端客户,但是2007年林良离职之后,缺少持续的研发能力,遂从高端客户退出,主要靠林良留下的几个低端型号,但销售投入较高,现金丝年销量约900公斤,主要是天水华天、广东等低端市场,铜丝也涉足不久,主要靠买半成品回来加工,目前只有一家客户。
烟台招金励福贵金属股份有限公司开发区分公司其前身为励福实业(烟台)有限公司,成立于2004年,主要从事键合金线、铝线、铜线和蒸发金、靶材,以及用于特殊用途的金属和合金材料的生产与销售。
该公司厂房图:
产品图片:
4.北京达博:
国内较早从事金丝研究的厂家之一,但技术一直没有较大突破,产品型号单一,质量不稳定,发展较慢。
2009年初,南通华达在与我方合作无望后,购买其部分股份,因而也得到部分市场,金丝年销售量为1.2吨左右,其股东南通控股方华达及子公司南通富士通的金丝年用量将近2吨,而只能用其200多公斤,高端封装无奈只能选用贺利氏和日本进口金丝;铜丝涉足不久,尚处于试验阶段。
目前主要客户除南通华达和富士通外,主要是江阴,华晶,天水等国内企业的低端产品,广东的分立器件封装市场以及蒸发金市场也有一定的市场份额。
北京达博产品介绍
键合丝作为芯片与框架的连接线广泛应用于电子封装领域,主要包括金丝、银丝、铜丝、铝丝等。
其中金丝、银丝、铜丝、合金丝、钯铜丝等应用于热压键合和热超声键合过程,铝丝一般用于超声键合过程。
键合丝的选择取决于客户要求,封装形式、成本、不同键合工艺和键合设备对产品都有不一样的要求。
键合丝的材质和线径对键合时的线弧形状、高度和强度均有影响,其抗氧化性、电性能、可靠性等也都有区别。
为了保证键合丝产品的一致性,键合丝必须符合以下要求:
•产品线径的一致性
•温度变化时的稳定性
•洁净的丝表面
•顺畅的放线性能和直线性
•键合可靠性高,弧形好
键合丝的高可靠性和高品质取决于严格的成分控制、稳定的产品特性和严格的加工过程的控制。
5.优克:
国内生产铜丝较早企业,2008年与兰州理工大学合作开始生产铜丝。
前期与铜丝用量较大的天水华天合作销售,以前有一定的市场,但由于只限于单晶铜生产,技术没有突破,华天已与其脱离关系,全部采用贺利氏,目前运营很困难,正在考虑金丝等其他产品,但缺少技术来源。
6.日本田中:
世界上第二大的金丝生产厂家,07年兼并日本三菱键合丝事业部,在杭州设有工厂,主要是金丝的后道加工分装。
在主要市场在日本、台湾和欧美,国内销售不多,主要是国内保税区的日本和欧美公司,这些公司在国外一直使用田中的键合丝,但市场份额受到贺利氏的强烈冲击。
产品以金丝为主,铜丝很少。
目前其价位最高,但质量比较稳定。
键合丝
广泛应用於IC、LSI、电晶体等领域的键合丝。
对於日新月异的半导体技术可提供最契合的先进产品。
金键合丝
金合金键合丝
HandFreeCase
铜键合丝
功率用铝键合丝
键合铝带
铝-矽键合丝
银键合丝
金键合丝
特色
从DIP、SIP乃至於QFP、BGA、FBGA等各种型态的封装皆可对应
也可对应最近的堆叠封装、超薄型封装
使用高强度型,可借由细线化降低成本
以金键合丝的特性及类型区分之用途 (线径=25μm、球径=线径×2.5)
类型
断裂荷重(mN)
拉伸率(%)
再结晶长度
(µm)
用途
特色
规格
平均
规格
平均
高线弧
Y
64-103
86
2.0-6.0
3.5
350-400
LED,TO,DIP,SIP
GHA2
88-127
115
2.0-7.0
4.0
250-290
DIP,SIP,PLCC,
QFP
中线弧
GSA
69-144
106
1.0-7.0
4.0
170-190
QFN,QFP,
DIP,SIP.CSP
良好的第二接合性、对应小电极
GSB
79-155
118
1.0-7.0
4.0
140-160
QFN,QFP,
BGA,DIP,SIP.CSP
M3
88-132
119
2.0-7.0
4.0
220-260
DIP,SIP,QFP
FA
88-132
107
2.0-7.0
4.0
180-200
DIP,SIP,QFP,
BGA,
CSP
GMH
102-154
128
2.0-7.0
5.0
160-190
DIP,SIP,QFP,
BGA,
S-CSP
耐振动性优良、对应微间距
对应长短线弧
GMG
97-173
135
2.0-7.0
4.0
150-170
对应小电极、微间距
对应长短线弧
GFC
76-152
114
2.0-7.0
4.0
150-170
抑制金线偏移优良、对应小电极、微间距
GFD
90-166
127
2.0-7.0
4.0
150-170
GFB
108-181
123
2.0-10.0
5.0
140-160
对应抑制金线偏移优良的微间距
GMH2
118-186
151
2.0-7.0
4.5
120-140
低线弧
GLD
98-137
111
2.0-7.0
5.0
130-140
DIP,SIP,QFP,
BGA,
S-CSP
GLF
98-157
130
2.0-7.0
5.0
110-130
耐颈部损伤、对应微间距
对应超低线弧
金合金线
GPG
102-154
128
2.0-6.0
4.0
130-160
DIP,SIP,QFP,
BGA,
S-CSP
超越纯度99.9%的金线之高信赖性、对应微间距
对应卤素树脂GPGSeries
对应无卤素树脂GPH
GPG-2
95-171
133
2.0-7.0
4.5
130-160
GPG-3
90-160
128
2.0-7.0
4.5
130-160
GPH
90-166
128
2.0-8.0
4.0
130-160
可透过使用高强度型来对应微间距
短线弧焊线
长线弧焊线
多层焊线
金合金键合丝
特色
可缩小焊线时的金球压着径
提升焊线后历时性的接合信赖性
可在旧有的打线机上使用
连续接合时,不会发生打线停止及拉力强度降低的情况
200℃1000小时后之状态
GPG,GPG-2
金线(纯度99.99%)
GPG,GPG-2,GPG-3型
特色
与卤素树脂相配合实现高接合可靠性
压着球形状很稳定。
真圆度极高(GPG-2)
连续接合性非常优异(GPG-3)
GPH型
特色
与无卤素树脂相配合实现高接合可靠性
HandFreeCase
特色
不需直接接触卷动键合丝的承轴,就可以自焊线机上装卸
处置不良率降低
从盒里取出
装置於焊线机上
金线
铜键合丝
CA-1,CLR-1A,CFB-1,TCA1,TCB1,TPCW,TOCW型
特色
材料费比金低廉,可降低成本
CA-1:
拥有良好的信赖性及线尾接合性的铜合金线
CLR-1A:
高性能的贵金属披覆铜线
CFB-1:
拥有稳定的线尾接合性的裸铜线
TCA1:
拥有圆度极高的球形状的裸铜线
TCB1:
拥有高度的电传导度的软质裸铜线
尺寸
φ20μm~φ70μm
金与铜的物性比较表
作为接合导体的优良物性值
PhysicalProperties
Au
Cu
Resistivity:
[µΩ・cm]
2.3
1.7
Thermalconductivity:
[W/m
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- 合金丝 概要