高性能铜基键合丝材料关键制备技术

         （江西理工大学材料科学与工程学院 张建波）

【成果简介】

高端的封装集成度越来越高，电极尺寸及间隔越小，对键合丝提出了更高的要求，一方面是键合丝本身的强度需要提升，以保证细丝力学可靠性，另外一方面，FAB 烧球圆形度要好，否则存在焊点尺寸超出电极的风险，从而造成短路。全球键合丝年需求总量在 260 亿米以上，大中华区键合丝行业占据全球市场份额的 45%左右。国内键合丝生产企业数量多、规模小，具有一定影响力要为国际知名键合丝制造商在国内的独资或合资企业。贺利氏、田中、MKE 熔炼配比都是在国外，加工成棒之后运到国内拉丝，国内尚未完全掌握核心技术。本项目开发了稀土铜键合丝，在要求严苛的高集成度小电极芯片键合中表现出极高的稳定性， 相关产品在国内知名封装厂试用，可以贺利氏和mke 高端产品竞争。

【技术指标】

本研究在铸造过程中引入少量的混合稀土元素，总量控制在 100ppm 左右，晶粒细化效果显著，尺寸由 500um 下降至 150um，晶粒尺寸一致性显著提高，在保证延伸率不降低的前提下，稀土铜键合丝破断力显著提升，如下表所示。稀土铜键合丝在推力、一焊拉力和二焊拉力三个力学性能方面都表现出明显的优势。在 FAB 烧球圆形度方面，稀土元素元素的加入净化了铜熔体，提高了抗氧化性，减弱了有害杂质元素的不利影响，改善了合金在熔融态的表面张力，显著改善了焊点成球圆形度。

                    表 1 φ20um 成品键合后推拉力测试数据对比表