铜键合丝项目
一、概述
集成电路时信息产品的发展基础，信息产品是集成电路的应用和发展的动力。随着微电子工业的蓬勃发展，集成电路电子封装业正快速的向体积小，高性能，高密集，多芯片方向推进，其应用基础与核心的大规模集成电路、超大集成电路和甚大规模集成电路的特征间距尺寸已走过了0.18µm、0.13µm、0.10µm 的路程，直至当今的0.07µm生产水平。其集成度也达到数千万只晶体管至数亿只晶体管，布线层数由几层发展至10层，布线总长度可高达1.4Km。作为半导体封装的四大基础材料之一的键合金丝要求特细（φ0.016mm），而超细的键合金丝在键合工艺中已不能胜任窄间距、长距离键合技术指标的要求。因此，随着半导体集成电路和分立器件产业的发展，键合金丝无论从质量上、数量上和成本上都不能满足国内市场的发展要求。特别是低弧度超细金丝，大部份主要依赖于进口，占总进口量的45%以上。 随着单晶铜丝加工技术的成熟，市场用量也不断增加，用于键合引线的优势主要表现在以下几个方面： （1）其特性：
1）单晶粒：相对目前的普通铜材（多晶粒），而单晶铜丝只有一个晶粒，内部无晶界。而单晶铜杆有致密的定向凝固组织，消除了横向晶界，很少有缩孔、气孔等铸造缺陷；且结晶方向拉丝方向相同，能承受更大的塑性变形能力。此外，单晶铜丝没有阻碍位错滑移的晶界，变形、冷作、硬化回复快，所以是拉制键合引线（φ0.03-0.016mm）的理想材料。
2）高纯度：目前，在我国的单晶铜丝（原材料）可以做到99.999%（5N）或99.9999%（6N）的纯度;
3）机械性能好：与同纯度的金丝相比具有良好的拉伸、剪切强度和延展性。单晶铜丝因其优异的机械电气性能和加工性能，可满足封装新技术工艺，将其加工至φ0.03-0.015mm的单晶铜超细丝代替金丝，从而使引线键合的间距更小、更稳定；
4）导电性、导热性好：单晶铜丝的导电率、导热率比金丝提高20%，因此在和金丝径相同的条件下可以承载更大的电流，键合金丝直径小于0.018mm时，其阻抗或电阻特性很难满足封装要求。
中美外交档案解密5）低成本：单晶铜丝成本只有金丝的1/3-1/10，可节约键合封装材料成本90%；比重是金丝的1/2，1吨单晶铜丝可替代2吨金丝；
单晶铜和金的封装成本比较
6)单晶铜键合丝可以再氮气气氛下键合封装，生产更安全，更可靠。
单晶铜键合丝这种线性新型材料所展现出比金丝更优异的特性，而引起了国内外众多产业领域的热切关注，随着我国集成电路和分立器件产业的快速发展，我国微电子封装业需求应用正在爆发式的唤醒，我国目前主要封装企业已经意识到这一新技术的发展潜力，已经开始使用单晶铜键合丝，但产品大部分都是国外进口，进口价格昂贵。所以，单晶铜键合丝无论在国内外还是现在和将来都具有非常大的潜在市场和巨大的发展商机。
二、单晶铜键合丝使用领域
1）集成电路封装领域：单晶铜键合丝替代键合金丝应用到微电子中的封装业，如大规模集成电路、超大规模集成电路和甚大规模集成电路、二极管、三极管等半导体分立器件及LED灯发光芯片封装业等。单晶铜键合丝具有机械、热学、电学性能优良及其化合物增长慢等特性。在特定条件要求下，线径可以减小到一半，单晶铜键合丝高的拉伸率、剪切强度，可以有效降低丝球焊过程中可能发生的丝摆、坍塌等现象，有效缓解了采用直径小的一些组装难度。在很大程度上提高了芯片频率和可靠性，适应了低成本、细间距、高引出端元器件封装的发展。
2）高标准音频视频传输领域：单晶铜丝其结构仅由一个晶粒组成，不存在经理之间产生的“晶界”，不会对通过的信号产生反射和折射而造成信号失真和衰减，因此具有独特的高保真传输功能，所以国际市场上首先用于音视频传输线，多集中于音响喇叭线、电源线、音频连接线、平衡线、数码同轴线、麦克风线、DVD差视频线，DVI社会主义改造和社会主义改革的关系和HDMI线缆及各种接插件等。
3）高标准通信网络线缆传输领域：近年来，国内外又开始将单晶铜丝用于通信网络线，随着电脑通信网络技术的发展，对网络传输线的传输速度要求越来越高，传输速度高也就是线的使用频率范围高，频率范围高，则信号衰减就严重。据预测，二十一世纪初亚太地区将是网络信息发展的热点地区。高保真音视频线缆，我国年用量在20万km以上，随着我国人民生活水平的提高，影音设备消费将会大幅度的提高，与之匹配的高档次音视频传输线将会大量增加。
三、市场应用分析
过去10年微电子信息产品制造业发展很快，年增长率达6%-7%，2002年全球电子工业制造业市场数额达1万亿美元：包括计算机、蜂窝电话、路由器、DVD、发电机控制器和起搏器等等。亚洲（除日本外）是世界电子工业制造中心之一，其市场占全球电子产品制造业市场的20%，即2000亿美元，其年增长率超过10%电子材料市场是随着电子工业制造业市场的发展而增长，电子材料市场占电子工业制造业相当大的市场份额。但是就目前来说电子材料供应商主要由日本和美国公司所霸占，欧洲只有少数的几家公司，成功的只有一家，如DELO公司。
2006年我国集成电路总产量为355.6亿块，毎万块需用0.025mm的丝400米，丝用量8000千克：半导体分立器件总产量为700亿只，规格为0.023mm，毎万只用50米，丝用量3000千克：两项合计球焊需求量为11000千克。2007年我国封装市场键合引线的需求量为22吨，占全球总需求量的35%，按照国际半导体行业15%的增长率，2008年全球键合引线的需求量越90吨，中国大陆需求量约31吨。其中市场大部分键合引线被进口产品所占领。
目前，国内暂无具有竞争力的厂家，国外产品的价格又极高，预计2011年全球键合引线的需求量越150吨，据保守分析在10年内该产品不可能饱和，在没有新的材料来替代的前提下，它始终保持着旺盛的生命力。
随着中国市场的不断开放，对工业控制、通信、消费电子产品的巨大需求，中国将成为世界第二大半导体市场。另外，由于集成电路价格不断下跌，使得集成电路封装在集成电路的生产过程中将会占据越来越重要的地位。集成度不断提高，使得集成电路的体积越来越小、厚度越来越薄、引线数越来越多。价格的加速降低是集成电路得以永恒发展的要求。消费类电子的兴起以及IC卡和汽车等新兴领域的迅猛发展，这些都将成为未来几年国内集成电路市场需求增长的重要因素。
四、主要生产企业
半导体封装材料（键合引线）供应商主要是由少数几家公司垄断，如美国K&S公司、德国贺利氏公司、日本古河电工株式会社、住友电工株式社会、台湾ASM等。
我国生产键合引线的单位主要有：
宁波康强电子材料有限公司、华微电子有限公司（其中键合金丝已被德国贺利氏收购）、北京有金属研究所、昆明贵金属研究等。产品质量较低且性能不稳定，并且主要从事键合金丝的生产，对于单晶铜的生产还鲜有涉足。
五、工艺技术
乙酸乙酯 该项目技术含量高，具有高附加值。生产工艺融合了金属材料制备工艺、热处理工艺、金刚石模具工艺，保证了生产一致性、可靠性，解决了规模化生产问题，可连续生产。
1）单晶铜制备工艺：其包含高纯铜的熔炼（99.999%以上），微合金化，单晶铜的制备。
（1） 高纯铜的制备主要有：
电解精炼法，其实获得高纯铜的主要方法，应用最广，实践最多，技术最成熟，主要是通过对电解液高度纯化来获取高纯铜。
区域熔炼，即根据不同元素的凝固点不同，通过微区熔炼，是杂质元素聚集到材料连端，中间部分纯度得到提高的工艺。主要有漂浮和脱硫区域熔炼法两种。
阴离子交换法，即通过离子交换，除去铜溶液中的杂质离子，获得高纯的CuCl2，然后进行还原的方法。
（2）微合金化：雷切尔薇姿
微合金化就是在不影响铜丝导电率的前提下，加入微量的元素来提高铜的强度和工艺加工性能。一般式添加银和稀土元素。
（3）铜单晶体的制备：
铜单晶体的制备主要有提拉发、下奖法、导模法、区熔法等，但都存在很大的局限性。目
前已经开发出金属单晶体的连铸技术，其工艺简单，效率高。主要有上引式单晶连铸，下引式单晶连铸和水平式单晶连铸。
2）拉丝、热处理
主要设备为键合丝拉丝机和热处理炉。但在加工过程中，主要问题是铜的氧化，因此需要对所有的热处理加工过程进行还原性气体（氢气）保护。加工过程中药经过多次的退火处理。
3）包装
由于铜极易氧化，所以包装和储存环境有严格要求。包装时必须充氮气后真空包装。
六、目前存在的问题
1）铜键合丝在键合过程中易氧化，延展性也不好。需要开发适合铜线键合的特殊工艺与装备。
2）铜键合丝的关键技术主要掌握在美国，日本和西欧的少数几家公司内，处于技术垄断地
位。需要开发自有技术。
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