2008年第一季度评述
        
 

近期贵金属科技研究方面的热点动态

2008年第一季度评述

新近的研究热点:键合金丝的发展趋势

  随着半导体行业的迅速发展,产品封装主要向高密度、小体积、功能全、智能高方向发展,这对键合金丝提出更高要求。键合金丝和金窄带材是用于集成电路或晶体管芯片管芯与引线框架连接的关键引线材料。近年来大规模集成电路集成化程度越来越高,对金丝的规格要求也越来越小,性能越来越稳定。金窄薄带材料作为内引线,具有优异的导电性能和长期使用稳定性和高可靠性等优点,在多种特殊电路设计中具有显著的优越性和不可替代性:它适用于功率器件的大电流传输,有效地提高大功率信号的负载传输能力;适用于传输高频信号的电路连接,有效地降低高频电路中的寄生参数、并使电感更小、可靠性更高,从而提高高频信号的传输能力;适用于大规模混合电路间的模块连接,有效地提高电路的可靠性。
同时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。
  日本田中电子工业株式会社通过深人研究,发现在高纯金中添加0.0001%-0.1% Mn及0.0001%-0.04%La,Y, Gd, Be, Ca, Eu,或者添加一定数量的C和Mn以及0.02%-2.0%Pd、Pt、Cu、Ag、Ni,可提高金合金丝在高温环境下的长时间放置性能,且键合球的正圆度好,振动断裂率低,IC芯片不易产生裂纹,用该金丝可进行丝焊和球焊。
  在高纯金,添加Ca,Y,Sm,In,Be,Ge,使Au的晶格发生变化,从而提高了再结晶温度。由于添加元素在晶界析出,提高了常温机械强度和耐热性能,降低了键合时的回线高度。键合球可进一步小型化、细线化,健合时弧不塌陷或变形,能进行半导体器件的长间距多引线键合,解决了以往金丝由于球颈部再结晶温度低、耐热性差、强度不足等缺陷造成的断线问题。但添加元素的添加量要严格控制,不能超出添加范围,否则适得其反。5种元素的合计添加范围为0.002%-0.02%,若添加量< 0.002%不能充分提高强度,而>0.02%则弧形歪曲,接合可靠性低,最佳添加范围为0.004%-0.015%。
  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。

 

 

 
        
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