2015年10月新材料在线一张图看懂键合丝及其市场 01键合丝是半导体分立器件和集成电路（IC）封装四大必须基础材料之一，作为芯片与框架之间内引线，实现稳定、可靠的电连接，广泛应用于半导体分立器件（晶体管、二极管、三极管、发光二极管LED等）和集成电路的封装。下图描绘了半导体元件中各部分间的结构关系塑封料芯片键合丝引线框架die attach paddie attach adhesive※虽然现在有不用键合丝的键合方法，但目前90%的IC的产品是以键合丝来封装。 02键合丝的选择依据良好的键合特性与以下因素相关•键合丝焊接点的电阻，在芯片和晶片中所占用的空间•焊接所需要的间隙•单位体积的导电率•键合丝的延展率，化学性能，抗腐蚀性能和冶金特性等特性•尺寸精度要高且均匀、不弯曲；•表面光洁，没有沾污，没有伤痕；•具有规定的拉断力和延伸率；•焊接时焊点没有波纹；•球焊时熔球的正圆度要高用于键合的键合金属丝应具如下特性 03不同键合丝的应用特点各种键合丝优缺点对比各种键合丝特征对比 04键合丝制造工艺 05键合丝的制造工艺流程一次成丝二次成丝热处理绕线外观检查键合金丝制造流程铸锭包装出货成品检查其它键合丝（如单晶铜丝）的制造工艺和键合金丝基本相同。→采用高真空炉将高纯铜熔化精炼→采用定向凝固方式拉制单晶铜杆→将高纯度单晶铜杆冷加工（拉拔）至直径更小（φ0.05mm）→单晶铜键合线表面清洗采用超声波清洗→将0.05mm的单晶铜丝在退火复绕设备上热处理，→将单晶铜键合线采用真空吸塑包装 06引线键合工艺示例引线技术主要包括热压键合、超声键合法和热超声键合法。 07键合丝市场分析 08全球封装材料市场世界封装材料市场规模（单位：亿美元）2005年，全球封装材料市场规模为120亿美元，经过不断的发展，到2013年，这一数值翻了一倍多，达到260亿美元。年复合增长率10.15%。Source：SEMI,新材料在线01002003004002005年2011年2013年 09全球封装用键合丝市场键合丝市场规模及其在封装材料中的占比（单位：亿美元）全球封装用键合丝市场规模随着封装行业的发展而增加。2013年封装用键合丝市场规模约50亿美元，占封装材料市场规模的19.5%。43.0948.7518.90%19.50%18.60%18.80%19.00%19.20%19.40%19.60%4042444648502011年2013年市场规模占比Source：SEMI,新材料在线 传统键合丝采用金线做原料，2009年成本更低的超高纯铜键合丝尝试替代金丝，此后一发不可收拾。2007年，全球封装用键合丝的出货量为160亿米，键合金丝占了98%的比例，到2013年，这一占比下降到50%左右，预计2014年，全球封装用键合丝的出货量达到200亿米，而金丝占比仅为44%。。2014年，全球键合铜丝出货量，包括裸铜和镀钯铜丝，占据了全球键合丝出货量48%的市场份额，而银丝的市场份额增加到8%。到2015 年，预计这一趋势将会持续，总的铜丝市场份额将超过50%。10全球键合丝市场 我国集成电路封装测试行业销售额及增长情况（单位：亿美元）11中国封装测试行业市场据中国半导体行业协会(CSIA)统计：•封测业是中国集成电路产业链中占比最大的环节，占集成电路产业比重在43%-51%之间，未来这一比重会随着封装工艺分发展和新材料的应用而有所下降。•我国从2012年起，测封业销售额已超过1000亿元，2013年销售额为1,098.85亿元，同比增长6.1%。Source：CSIA，新材料在线51%50%50%45%44%50%48%44%31%32%32%31%29%22%23%24%19%18%19%24%27%27%29%32%0.00%30.00%60.00%90.00%2006200720082009201020112012201303006009001200封测业制造业设计业测封业销售额 12中国键合丝行业市场据SEMI与TechSearchInternational共同出版的全球半导体封装材料展望中显示，2013年半导体封装材料市场总值约193.15亿美元，2017年估成长至210亿美元。目前国内集成电路封装90%以上采用引线键合方式。从各封装材料产值情况来看，键合丝产值占半导体封装材料总产值的21-25%。中国半导体封装用材料产值规模（单位：亿元）Source：CSIA, 新材料在线2008年2009年2010年键合丝27.629.741.9引线框架20.920.425.5封装基板52.756.366.7陶瓷基板10.41011包装材料10.39.912芯片粘接材料4.14.55.6其它封装材料1.31.41.7 13键合丝发展趋势 14不同键合丝的应用特点金丝铜丝铝丝（SiAl丝）•金丝价格对封装成本的掣肘促进了铜键合丝的研究与发展，键合铜丝在很多分立器件和功率器件中逐渐取代了金键合丝。•和金丝相比，铜键合丝在成本和电、热学性能上具有优势，且铜的价格稳定，相关的衍生品如镀钯铜丝也受到人们的关注。•采用Al丝（SiAl丝）的特点是成本低、价格低廉、资源丰富，在封装领域作为内引线被广泛应用。•Al丝（SiAl丝）的机械强度比金丝差，表面易氧化，电阻率相对较高，导热性能较差，在大功率器件和焊接面积较小的区域不能满足要求。•黄金为惰性金属，所以产品性能最为稳定。•金丝的缺点是机械性能较弱，在高端封装日益讲求高密度、小体积的情况下，容易出现歪丝、塌丝等问题，所以即使键合金丝也是日益朝着合金化的方向发展，以适应低弧度高密度的封装趋势。 键合铜丝的优势15键合铜丝正在逐步取代键合金丝价格上，引线键合中的铜丝成本只是金丝的3%～10%，且市场价格比较稳定。电学性能和热学性能上，常温下铜的电阻率大约比金的电阻率小37%左右，铜的热导率比金高25%左右。在直径相同的条件下铜丝可以承载更大电流。机械性能上，铜的刚性比金好，抗歪丝、塌丝能力更强，更适合超细间隙引线键合，从而提高封装密度。Cu/Al 金属间化合物的生长速率比Au/Al 金属间化合物的生长速率慢很多，由金属间化合物生长引起的焊点失效等可靠性问题相比较轻。铜丝键合工艺存在的问题铜丝容易氧化，氧化后焊接难度大；铜丝硬度高，在键合过程中容易对芯片形成损伤；形球过程中铜球表面容易形成铜氧化物在封装后铜丝容易受到塑封材料中卤化物的腐蚀。 16键合丝未来发展趋势我国有着大量金丝键合设备，每年金丝消耗量巨大，使得生产成本大幅提高。以铜丝键合替代金丝键合，无需更换生产设备，而且克服了金丝键合硬度高、易氧化、键合力大等缺点，可节约键合成本，可以减缓脆性金属化合物的形成，提高键合强度，导电率、导热率提高20%，键合材料成本节约90%以上。随着铜丝键合工艺的成熟，以铜丝代替金丝进行键合必将成为未来的发展趋势，集成电路及半导体器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展线径更细、电学性能更好的键合丝进行窄间距、长距离的键合高纯度、耐高温、超细键合丝 17键合丝企业分析 键合金丝重点企业18键合丝重点企业日本是全球键合丝的主要生产国，其产品的种类、产量、质量均居世界首位。日本的主要金丝供应商包括田中贵金属公司、新日铁公司。键合金丝的行业集中度比较高。目前国内键合金丝的生产水平以山东贺利氏招远贵金属材料有限公司为代表，基本垄断了高端用户，达博、康强电子、招金励福等只能在低端领域进行激烈竞争，键合铜丝重点企业国外键合铜丝主要生产企业包括田中贵金属公司、新日铁公司、贺利氏公司、MEK电子公司、韩国喜星金属公司等国内键合铜丝主要生产企业包括康强电子、达博、科大鼎新等 19其他事宜免费加入键合丝行业专家库微信后台留言：键合丝专家+姓名+单位+职位+电话+Email免费加入键合丝企业导航微信后台留言：键合丝导航+姓名+单位+职位+电话+Email免费获取键合丝PDF报告微信后台留言：键合丝报告+姓名+单位+职位+电话+Email