福建省龙翔半导体制造有限公司单晶铜键合引线项目可行性研究报告5.doc

*有限公司单晶铜键合引线生产项目可行性研究报告编制*有限公司*二一年九月二十八日目 录第一章 总论5一、项目总论5二、编制依据及研究范围5二、项目区位基本情况7三项目承办单位概况9四、项目建设背景9第二章 市场预测13一、项目所属行业或区域经济发展的地位、发展现状13（一）产业整体状况13（二）我省半导体产业发展状况15二、单晶铜键合导线在全球的发展情况15三、国内市场16四、公司市场区域分析18第三章 项目建设有利条件及建设必要性18一、项目建设有利条件18二、项目建设必要性23第四章 项目建设方案23一、建设规模23二、建设内容23（一）厂区基础设施建设19（二）厂房及生活服务用房建设27三、建设地点选择27四、产品方案27第五章 技术设备工程方案27一、生产方法（工艺路线）27二、项目构成范围28三、产品及采用标准29四、主要工艺技术参数29五、主要技术经济指标29单晶铜成分分析30六、主要工艺设备30七、单位产品消耗定额31第六章 主要原材料燃料供应和运输31一、原材料、燃料来源、需要量31（一）3mm的单晶铜线31（二）金刚模具31（三）保护性气体31二、运输方式31第七章 总平面布置、土建建筑与公共工程31一、总平面布置和土建31二、用地及建筑面积指标33（一）生活办公及服务设施33（三）绿化面积33（四）项目建筑物和构筑物总面积。34第八章 节能、节水34一、节能措施综述34二、单项节能工程35三、能耗指标和节能评价35四、建筑节能35（一）室内热环境和建筑节能设计指标35（二） 建筑和建筑热工节能36第九章 环境保护38一、产污环节及治理整治措施38（一）施工期主要污染工序为：38（二）运营期主要污染工序为：39二、环境绿化41三、环境评价41第十章 安全生产与消防451、设计依据452、 工程概述46第十一章 项目实施进度安排48一、项目实施的各阶段48（一）建立项目实施管理机构48（二）资金筹集安排48（三）勘察设计和设备订货48（四）施工准备：12月份开始施工准备48（五）施工和生产准备48（六）竣工验收48二、项目实施进度表49第十二章 组织机构与人力资源配置49一、组织管理机构49（一）企业组织形式49（二）企业工作制度49二、人员配置50（一）本项目的总用工50（二）年总工资和职工年平均工资估算50（三）人员培训及费用估算50三、项目招标管理50第十三章 投资估算与资金来源50一、投资估算50二、总投资估算汇总表50（一）固定资产总额10892万元50（二）流动资金估算51三、资金来源51（一）资金来源：51（二）项目筹资方案51（三）投资使用计划51第十四章 财务评价 51一、产品销售收入和增值税、销售税金及附加值估算51二总成本费用估算52三、利润总额及分配52二、财务盈利能力分析52（一）投资利润率52（二）产值利润率52（三）固定资产投资回收期52（五）盈亏平衡点分析53（六）税后财务净现值53二、不确定性分析53三、财务评价结论53第十五章 经济效益和社会效益53一、本项目经济效益53二、项目的社会效益54第十六章 项目结论54附表一55表二56第一章 总论一、项目概况1、项目名称：单晶铜键合引线生产项目2、建设单位：*有限公司3、项目负责人：*4、建设地址：*县工业新5、建设性质：扩建6、建设规模及内容：年产单晶铜导线500万K（折合4.26吨）7、本项目投资利润率：31.49% ，产值利润率：34.9%8、固定资产投资回收期2.9年（静态） 动态为4年（含建设期），9、财务净现值为34485万元（折现率为10%）；税后财务内部收益率为40.2%,税前财务内部收益率为42%。10、建设年限2年二、编制依据及研究范围1、编制依据 根据国务院国发200924号关于支持*加快建设海峡西岸经济区的若干意见、*县土地利用总体规划和*县城市总体规划（草案）等文件精神，结合我县机械电子和稀土产业发展的实际情况。根据国家发改委产业结构调整指导目录(2005年)和促进产业结构调整暂行规定，信息产业属于国家重点鼓励发展的二十六个产业之一， “新型电子元器件”制造等细分行业均属于其中重点发展的领域。 国家发展改革委办公厅关于继续组织实施电子专用设备仪器、新型电子元器件及材料产业化专项有关问题的通知(发改办高技20073036号) 中专门指出，要对电子专业设备仪器、新型电子元器件及材料行业给予扶持，加快形成生产规模，提高产品附加价值；调整和优化信息产业产品 结构和产业结构，壮大核心基础产业，延伸完善产业链，提高产业增长的质量和效益；满足市场需求，以技术进步推进节能降耗和环境保护；促进引进国外先进技术，消化吸收与创新，增强自主创新能力，支持企业技术开发环境和手段的改善和提高；培育优势骨干企业和知名品牌，提高 国际竞争能力。 国务院关于支持*加快建设海峡西岸经济区的若干意见提出,要充分发挥*的地缘优势和产业优势,突出加强闽台产业交流与合作,支持*海峡西岸地区先进制造业加快发展,积极推进*海峡西岸经济区的信息化和工业化融合。工业和信息化部制定的2020年中长期规划纲要中指出，重点发展与元器件性能密切相关的半导体材料、光电子材料、压电与声光材料、电子功能陶瓷材料、磁性材料、电池材料和传感器材料等；在电子装备及元器件中用于支撑、装联和封装等使用的金属材料、非金属材料、高分子材料及各种复合材料等；在生产工艺与加工过程中使用的光刻胶、化学试剂、特种气体、各种焊料、助焊剂等。 2009年出台的电子信息产业调整和振兴规划中，强调指出：加快电子元器件产品升级。充分发挥整机需求的导向作用，围绕国内整机配套调整元器件产品结构，提高片式元器件、新型电力电子器件、高频频率器件、半导体照明、混合集成电路、新型锂离子电池、薄膜太阳能电池和新型印刷电路板等产品的研发生产能力，初步形成完整配套、相互支撑的电子元器件产业体系。加快发展无污染、环保型基础元器件和关键材料，提高产品性能和可靠性，提高电子元器件和基础材料的回收利用水平，降低物流和管理成本，进一步提高出口产品竞争力，保持国际市场份额。 国家为了大力推进我国封装业的发展，国家在新的五年计划期间，提出了半导体封装产业的国家第十一个五年规划纲要第七篇第二十七章内容：加快科学技术创新和跨越发展，在实施国家中长期科学和技术发展规划中，按照自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来的方针，加快建设国家创新体系，不断加强企业创新能力，全民提高科技整体实力和产业技术水平，对核心电子器件、高端通用芯片和基础软件，加大开发力度。由此可见，作为国家微电子产业配套材料的键合引线，其经济效益和社会效益十分显著。本项目符合国家产业技术政策，技术含量高，创新性强，可满足微电子封装行业发展需要，不但能够为微电子行业提供高新技术产品，而且还能够替代同类进口产品，提高我国微电子行业的国际竞争力，缩短与先进国家的技术差距，具有十分明显的经济意义和社会意义。2、研究范围 本报告的研究范围是主要是：（1）投资必要性。根据市场调查及预测的结果，以及有关的产业政策等因素，论证项目投资建设的必要性。（2）技术可行性。从本项目实施的技术角度，合理设计技术方案，并进行比选和评价。（3）财务可行性。从本项目及投资者的角度，设计合理财务方案，从企业理财的角度进行资本预算，评价项目的财务盈利能力，进行投资决策。（4）组织可行性。制定合理的本项目实施进度计划、设计合理的组织机构、选择经验丰富的管理人员、建立良好的协作关系、制定合适的培训计划等，保证项目顺利执行。 （5）经济可行性。从资源配置的角度衡量项目的价值，评价本项目在实现区域经济发展目标、有效配置经济资源、增加供应、创造就业、改善环境、提高人民生活等方面的效益。 （6）社会可行性。分析本项目对社会的影响，包括政治体制、方针政策、经济结构、法律道德、宗教民族、妇女儿童及社会稳定性等。 （7）风险因素及对策。本项目的市场风险、技术风险、财务风险、组织风险、法律风险、经济及社会风险等风险因素进行评价，制定规避风险的对策，为项目全过程的风险管理提供依据。二、项目区位基本情况1、区域位置 我县地处*西部，为闽赣两省的边陲要冲，相邻文化、教育、卫生设施完善。三项目承办单位概况中国大陆*先生共同出资兴建,现已正式稳步生产。主要生产各类二极管、肖特基、桥式镇流器等电子元器件，产品主要用于与三星、索尼、松下等大公司产品配套。四、项目建设背景1、国家的改革开放，促进了国民经济的稳步发展。随着我国高技术产业发展规划的不断推进，我公司依托高校的科研基础，研究和开发了系列的工业化技术项目，部分项目技术已得到了充分的推广和转化。单晶铜键合引线替代键合金丝新项目的又一突破，更进一步体现了我公司研发项目的专业水准和技术实力。经过多年的探索和研究，在技术工艺和工艺装备上都得到了初步的推广和完善。使单晶铜键合引线走向实现引线框架全铜化，全面替代半导体分立器件、集成电路封装材料中键合金丝的关键产品；同时单金铜丝在高保真音、视频传输线、网络传输线缆方面也是最顶级的材料，目前单晶铜键合引线正逐步向产业化推广和拓展。 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。伴随着集成电路制造业和封装业的兴起，必然将带动相关产业，特别是上游基础产业的蓬勃发展。作为半导体封装的四大基础材料之一的键合金丝，多年来虽然是芯片与框架之间的内引线，是集成电路封装的专用材料，但是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，从而对集成电路封装引线材料的要求特细（0.016mm），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。在超细间距球形键合工艺中，由于封装引脚数的增多，引脚间距的减小，超细的键合金丝在键合过程中常常造成键合引线的摆动、键合断裂和踏丝现象；对器件包封密度的强度也越来越差；成弧能力的稳定性也随之下降，从而加大了操作难度。另外，近几年来，黄金市值一路飚升，十年时间黄金价格增长了200%多，给使用键合金丝的厂家，增加了沉重的原材料成本，同事也加大了生产及流动成本，生产厂商的毛利润由20%降到了6%，从而导致了资金周转缓慢，制约了整个行业的技术提升及规模发展。由此表明，传统的键合金丝根据自身的特点已经达到了其能力极限，再也不能满足细线径、高强度、低弧度、长弧形、并保持良好导电性的要求。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。所以国家在新的五年计划期间，提出把提高新型电子器件创新技术和工艺研发水平纳入国家专项实施重点规划项目来抓，大力开发高科技、高尖端、节能降耗、绿色环保型半导体集成电路封装新材料。 随着电子信息时代的飞速发展，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0.18m、0.13m、0.10m 的路程，直至当今的0.07m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。这样一来，硅芯片上原由铝布线实现多层互连，由于铝的高电阻率制约，显然难以得到发挥。所以在芯片特征间距尺寸达到0.18m或更小时，根据研究我们采用了电阻率低、电气性能和机械性能俱佳，以及价格低廉的单晶铜丝进行了多次的键合试验，结果解决了多层布线多年要解决的难题。同样情况，由于芯片输入已高达数千输入引脚的大量增加，使原来的金、铝键合丝的数量及长度也大大增加，致使引线电感、电阻很高，从而也难以适应高频高速性能的要求，在这种情况下，我们同样采取了性价比都优于金丝的单晶铜键合丝（0.018mm）进行了引线键合，值得可贺的是键合后结果取得了预想不到的成功。从此改变了传统键合金丝的市场垄断，实现了单晶铜丝键合引线在我国集成电路微电子封装产业系统中的应用未来发展前景十分广阔。同时也填补了我国在这一领域的空白，节省货币金属黄金消耗，增加了我国黄金战略储备具有一定重大的意义。 美、日、欧等发达国家，经过对单晶铜布线及其引线键合的多年研发工艺，技术已日渐成熟，近几年少数高校及科研院所（如哈工大）和一些公司开展了对单晶铜引线可靠性的探索和研究，并取得了可喜的成果。 单晶铜丝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（0.03-0.016mm）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0.03-0.015mm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。 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； 当今半导体行业的一些显著变化直接影响到了IC互连技术，其中成本因素也是推动互连技术发展的主要因素。目前金丝键合长度超过5mm，引线数达到400以上，其封装成本超过0.2美元。而采用单晶铜丝键合不但能降低器件制造成本，提高竞争优势。对于1密耳焊线，成本最高可降低75%，2密耳可达90%。 2、以最佳的时机赢市场份额 综上所述，单晶铜导线是当代半导体及晶片发展的必然产物。2、由于中国的半导体有着巨大的市场，国际许多企业纷纷把目光投向中国，如果我们不奋发创业，这一巨大的蛋糕将被另人瓜分。3、为了破解用工、节能、节约工业用地、提高土地效益的难题 我县的产业结构要进行一次重大的调整，要加快淘汰落后工艺和产能。坚持发挥市场机制与政策引导相结合。充分发挥市场配置资源的基础性作用，促进产业结构调整和企业加强管理，实现优胜劣汰。加强政策支持和引导，保持行业稳定发展，推动产业结构优化升级。第二章 市场预测一、项目所属行业或区域经济发展的地位、发展现状（一）产业整体状况热型连续定向凝固技术（简称OCC，Ohno Continuous Casting），是由日本工业大学的大野(Ohno)教授所发明的定向凝固技术和连续铸造技术相结合制造导体技术。该技术在材料铸造过程对结晶器进行加热并形成定向的散热条件，可以获得连续无限长度的单晶铜导体，该技术消除了金属导体内部的横向晶界，在讯号传讯时，无需透过晶粒与晶粒之间的“晶界”，讯号更易于穿透与传导，因此损耗极低，堪称是相当完美的线材。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，它包括中国、台湾地区和韩国等，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%而全球其它地区的年增长率仅为5%-6%。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。亚洲半导体封装材料供应商（除日本外）开始步入封装材料市场的大门，如Chang Chun、Eternal公司等已成为该行业的著名公司，将来有望成为重要的封装材料供应商。半导体封装材料（键合引线）供应商也是由少数几家公司处统治地位，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。 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，预计到2010年，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。 2002年中国集成电路市场总销售量为366.9万亿块，总销售额为1471亿元。2010年，中国市场需求数量将达到800亿块，需求额超过3000亿元人民币。同时，我国半导体分立器件制造业已成为电子基础产业的一个重要组成部分，半导体分立器件的生产规模近几年一直保持平稳增长趋势。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。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）、北京有色金属研究所、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。根据BSEIA世界信息技术公司的市场调查和预测，国内今年电子行业对键合引线需求量在40吨左右，并且随着信息时代的到来和发展，到2010年国际市场对键合引线需求量达到130吨以上，国内需求量大约在50吨左右。这都预示着各类键合材料，特别是新开发的单晶铜键合引线材料亦将迎来大的机遇和发展。目前，国内暂无具有竞争力的厂家，国外产品的价格又极高，本项目投入运营后，产品具有较强发挥咱潜力，至少替代10%左右的进口产品，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。 从产业的地区分布来看，目前我国半导体产业已初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、北方地区、江西及福建地区四大区域；同时，我国建立了上海、厦门、大连、南昌、深圳、扬州和石家庄7个基地；另外，宁波、广州、武汉、重庆、哈尔滨、西安等城市也都成立了地方产业联盟、促进中心、商会等行业组织，我国半导体产业的发展具备了一定自发协调能力和机制。目前，上海正在形成以张江高科技园区为核心，辐射嘉定、松江、杨浦、漕河泾等区的半导体产业群，通过发挥各自优势，形成了在整个产业链上合理的布局和良性互动的格局，形成具有上海特色的半导体照明产业。而深圳尽管只是第二批国家半导体产业基地，比第一批上海、厦门、大连和南昌批准建设基地晚了一年多，但是深圳在国内半导体产业发展中有许多优势。（一）我省半导体产业发展状况半导体产业在*起步较晚、主要集中在福州、厦门、泉州地区，从事半导体封装的企业近年来发展较快。2010年，*政府出台的闽台产业对接专项规划及其实施意见，明确提出加快闽台电子产业对接，以福州、厦门为重点，以显示产品为桥梁，与台湾整体电子产业，包括光存储、光输入、光输出、光通讯、光电组件和光电应用产品等全面对接，建设全国乃至东南亚地区具有比较优势的电子产业基地。以厦门市为核心，辐射福州、漳州、泉州、龙岩，拓展到莆田、宁德、三明、南平等地区，形成海峡西岸半导体工程产业化基地；抓住建设海峡西岸经济区的历史机遇，充分发挥我省对台优势，形成优势互补、协同发展的闽台半导体产业合作基地。二、单晶铜键合导线在全球的发展情况键合铜丝球焊技术是目前国际上正在兴起的一种用于微电子器件芯片内引线连接的新技术。以铜代金，一是可节约键合金丝材料成本90% ；二是铜比金有更好的导电、导热和机械强度性能，特别适合大电流器件应用，如功率器件、半导体照明。更可贵的是细间距、高密度超大规模集成电路先进封装工艺，需要超细径、高强度、低弧度、长弧形、高可靠性键合丝，金丝已经难以胜任，采用键合铜丝是一个好的选择。但是铜比金硬，难以加工，又容易氧化，难以球焊，许久未能实现实际应用，上世纪90 年代，美国成功在分立器件上应用，并逐步推广。我国目前主要封装企业也已开始使用进口键合铜丝，价格昂贵，每克价格约达到50 元。三、国内市场1、国内技术及生产情况 由于键合铜丝在半导体行业广阔市场前景，进行自主创新研发，采用系统提纯微合金化单晶铜制棒精密拉制热处理和表面处理复绕先进工艺，国内科研机构经过试制已掌握成熟的技术，许多国内产品经国家实验室检测：主要性能指标均达到或超过了进口同类产品，且具有抗氧化性好，使用条件接近金丝的优异特性。例如进口产品拆封后有效期为4 天，有些国内生产的产品可以延长到15 天；键合时还可以取消氩气保护，使封装车间消除了氩气安全隐患，不必采用强排风措施，不仅节约了用电，而且使车间洁净度、温湿度有了保证，消除了产品不合格率上升的隐患，受到用户的好评。国产产品正在批量投放市场，积极参与国际市场竞争，引起国外厂商关注，给国内用户带来了实惠。2、本产品的替代性分析 在超大规模集成电路（VLSI）和甚大规模集成电路（ULSI）的芯片与外部引线的连接方法中，过去、现在和将来引线键合仍是芯片连接的主要技术手段。集成电路引线键合也是实现集成电路芯片与封装外壳多种电连接，并传递芯片的电信号、散发芯片内产生的热量，最通用、最简单而有效的一种方式，所以键合引线已成为电子封装业四大重要结构材料之一。引线键合封装的方式如图所示： 键合引线的中心作用是将一个封装器件或两个部分焊接好并导电。因此，焊接的部分尤其是焊接点的电阻是此工艺的关键环节。在元素周期表中过渡组金属元素中银、铜、金和铝四种金属元素具有较高的导电性能。此外，封装设计中键合引线在焊接所需要的间隙主要取决于丝的直径，对键合引线的单位体积导电率有很高的要求，所以可能的选择被局限在集中金属元素中。另外，所选择金属必须具有足够的延伸率，以便于能够被拉伸到0.0150.050mm；为了避免被破坏晶片，这种金属必须能够在足够低的温度下进行热压焊接和超声焊接；它的化学性能、抗腐蚀性能和冶金特性必须与它所焊接的材料向熔合，不会对集成电路造成严重影响。在集成电路的键合引线中，主要应用的键合引线有键合金丝、硅铝丝、单晶铜键合丝等。 键合金丝 金丝作为应用最广泛的键合引线来说，在引线键合中存在以下几个方面的问题： 在硅片铝金属化层上采用金丝键合，Au-AI金属学系统易产生有害的金属间化合物，这些金属间化合物晶格常数不同，机械性能和热性能也不同，反应会产生物质迁移，从而在交接层形成可见的柯肯德尔空洞（Kirkendall Void），使键合处产生空腔，电阻急剧增大，破坏了集成电路的欧姆联结，致使导电性严重下降，或易产生裂缝，引起器件焊点脱开而失效。 金丝的耐热性差，金的再结晶温度较低（150C），导致高温强度较低，球焊时，焊球附近的金丝由于受热而形成再结晶组织，若金丝过硬会造成球颈部折曲，焊球加热时，金丝晶粒粗大化会造成球颈部断裂；另外，金丝还易造成塌丝现象和拖尾现象，严重影响了键合质量。 金丝的价格不断攀升，特别昂贵，导致封装成本过高，企业过重承受。 硅铝丝（AI-1%Si） 硅铝丝作为一种低成本的键合引线受到人们的广泛重视，国内外很多科研单位都在通过改变生产工艺来生产各种替代金丝的硅铝丝，但仍存在较多的问题。 普通硅铝丝在球焊是加热易氧化，生产一层硬的氧化膜，此膜阻碍球的形成，而球形的稳定性是硅铝丝键合强度的主要特性，实验证明，金丝球焊在空气中焊点圆度高，硅铝丝球焊由于表面氧化的影响，空气中焊点圆度低。 硅铝丝的拉伸强度和耐热性不如金丝，容易发生引线下垂和塌丝。 ）同轴硅铝丝的性能不稳定，特别是延伸率波动大，同批次产品性能相差大，且产品的成材率低，表面清洁度差，并较易在键合处经常产生疲劳断裂。 单晶铜键合丝（目前逐步推广使用、替代键合金丝，未来“封装焊接之星”） 单晶铜键合丝是无氧铜的技术升级换代新材料，代号为“OCC”。单晶铜即单晶体铜材是经过“高温热铸模式连续铸造法”所制造的导体，即将普通铜材围观多晶体结构运用凝固理论，通过热型连续铸造技术改变其晶体结构获得的具有优异的导电性、导热性、机械性能及化学性能稳定的更加优越的一种新型铜材，其整根铜材仅由一个晶粒组成，不存在晶粒之间产生的“晶界”，（“晶界”会对通过的信号产生折射和反射，造成信号失真和衰减），因而具有稳定的导电性、导热性、极好的高保真信号传输性及超常的物理机械加工性能，因此损耗量极低，堪称是机电工业、微电子集成电路封装业相当完美的极具应用价值的重要材料。其物理性能接近白银。因此，在科学技术快速发展的今天，短期内还找不出有更好的替代材料。四、公司市场区域分析本公司的产品主要用于与三星、索尼、松下等大公司产品配套。现开发的产品，本公司除部分自用外，可通过下游封装企业建立销售网络。第三章 项目建设有利条件及建设必要性一、项目建设有利条件1我国单晶铜发展状况从原材料的生产情况来看前几年已通过热型连铸法生产单晶铜技术，热型连续定向凝固技术（简称OCC，Ohno Continuous Casting），是由日本工业大学的大野(Ohno)教授所发明的定向凝固技术和连续铸造技术相结合制造导体技术。该技术在材料铸造过程对结晶器进行加热并形成定向的散热条件，可以获得连续无限长度的单晶铜导体，该技术消除了金属导体内部的横向晶界，在讯号传讯时，无需透过晶粒与晶粒之间的“晶界”，讯号更易于穿透与传导，因此损耗极低，堪称是相当完美的线材。国内公司单晶铜采用定向凝固技术和国内唯一的热型连铸设备加工制造，并具有年产大于100吨以上高纯度单晶铜的生产规模，可以为键合线生产厂家提供纯度高于99.9995%，的高性能单晶铜线系列产品。2我国单晶铜键合线发展前景单晶铜丝用于键合引线有以下优势： a)其特性： 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（0.03-0.016mm）的理想材料。 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; 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0.03-0.015mm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。 b）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。 c）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； 当今半导体行业的一些显著变化直接影响到了IC互连技术，其中成本因素也是推动互连技术发展的主要因素。目前金丝键合长度超过5mm，引线数达到400以上，其封装成本超过0.2美元。而采用单晶铜丝键合不但能降低器件制造成本，提高竞争优势。对于1密耳焊线，成本最高可降低75%，2密耳可达90%。单晶铜键合引生产技术成熟 随着电子封装技术的发展， 封装引脚数越来越多， 布线间距越来越小， 封装厚度越来越薄， 封装体在基板上所占的面积越来越小， 这使得低介电常数、高导热的材料越来越必需， 这些更高的要求迫使芯片封装技术不断突破， 不断创造新的技术极限。现在封装的技术指标将进入一个新平台。2010 年芯片封装的技术指标水平如下：特征线宽（m）0.05； 芯片间距（m）30焊球直径（m）25 倒装芯片I/O 数（个）10 000银线键合速度（线/s）20 定位精度（m）1键合时间（t/ms）10单晶铜键合丝成分分析成分铜(%)As(ppm)Pb(ppm)Sn(ppm)Sb(ppm)Ag(ppm)Zn(ppm)Fe(ppm)含量99.9990.0280.0610.1240.1550.8710.0840.185单晶铜与多晶铜的力学性能对比试 样抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)伸长率(%)维氏硬度(HV)断面收缩率(%)单晶铜128.3183.2348.326555.56多晶铜151.89121.37267941.22铜纯度： 99.999%直径公差： +/-0.003mm断裂延长率： =0.8%抗张强度： 430Mpa密度： 8.97 g/cm2电阻率（20）： =0.01708 mm2/m铜线键合所面临的挑战a） 铜易于氧化铜线的表面很容易产生过多的氧化层， 这将影响到圆金属焊球的成形。而这一步往往是形成良好键合的关键。铜的氧化还可能会导致腐蚀裂缝。铜的焊接性能也比较差， 这是由于焊接中铜的氧化与铜线表面的污染造成的。铜线表面还会被有机物污染， 对于这种污染一般采用离子清洗法对其表面进行清洗来去除。而铜的氧化， 一种是在室温下由于其外表面长期与空气接触而产生的氧化现象， 其成分为Cu2O； 另一种是在焊接加工过程中高温作用下铜与氧气发生的反应， 其成分为CuO。铜线在焊接过程中存在这两种氧化物， 正是它们影响了铜线的焊接性能。为防止铜氧化， 必须采用增加保护气体来处理， 在形成金属焊球的时候， 可以将铜线置于惰性气体中， 但是， 这将给封装添加新的复杂度， 比如说要对氮气的控制等。国内某机构研制的铜线球焊装置， 采用受控脉冲放电式双电源形球系统， 并用微机控制形球的高压脉冲数、频率、频宽比以及低压维弧时间， 从而实现了对形球能量的精确控制与调节， 在氩气保护气下确保了铜线的质量。另外也有人试图用电镀的方法来防止铜键合线表面氧化10。电镀主要是镀上Au、Ag、Pd 和Ni等， 电镀之后还有利于提高键合强度。镀Au、Ag 和Ni 会影响键合球的形状， 但是镀Pd 则不会出现这种问题， 用镀Pd 的铜线可以得到跟金线一样的焊球形状， 而且键合强度也可以胜过金线。b） 铜比金的硬度要大， 因此键合起来有难度金和铜的硬度比较如下表所示。金和铜的硬度比较Cu Au键合线硬度（HK） 64 60键合球硬度（HK） 50 39拱线质量 优良 优良氧化的铜会变得更加硬， 所以键合起来就更加困难。通过增加键合力度和超声能量可以成功实现键合， 但是键合力度和超声能量增加的幅度是有限制的， 如果键合力度或超声能量过大， 焊盘下边的硅衬底就将受损， 即出现所谓的“弹坑”。况且键合力度和超声声量的增加会加速键合细管磨损， 使得设备的寿命大大减少。为解决这个问题， 通常还可以通过另外两种办法， 一种是增加焊盘的厚度，另外一种办法是添加一个保护层， 这种保护层的材料成分通常是TiW。c） 在铜键合线与铜焊盘键合时， 焊盘的设计还不易控制通常的焊盘由多层金属组成， 现在制作焊盘时引入了具有较低介电常数的材料， 而且往往通过增加这种低介电常数的空隙率来进一步地降低其介电常数， 但是这又进一步地降低了焊盘的硬度。而铜键合线的硬度较大， 所以增加了键合难度以及可靠性， 设计合理的焊盘结构参数可以在一定的程度上帮助解决这个问题， 这需要用有限元模拟方法来估计不同的结构所能承受的应力以及变形状态。d） 键合铜线过程中， 工艺参数优化控制较困难， 特别是键合力度和超声波能量。e） 铜线键合给可靠性测试和失效分析过程带来一定的困难失效分析比较难做首先是因为在X 光检查下，铜线与下面的铜引线框架不能形成明显的对比。铜线会跟硝酸发生化学反应， 所以不能用传统的喷射刻蚀来开封器件。另外， 由于铜线与金线工艺相近， 应用场合也大致相同， 所以目前有针对铜线可靠性以及性能测试的相应标准， 在实际应用中， 主要是以同规格的金线的各种标准来衡量铜线焊点的质量和可靠性。铜线键合的失效模式与金线也有很多类似的地方， 比如说铜线超声楔焊焊点的失效模式就跟金线非常类似， 这些失效模式主要有引线过长， 容易碰上裸露的芯片或者临近的引线造成短路而烧毁； 键合压力过大损伤引线， 容易短路以及诱发电迁移效应； 压焊过轻或铝层表面太脏导致压点虚焊易脱落； 压点处有过长尾线， 引线过松， 过紧等。但是， 有些失效模式是铜键合特有的， 具体地说可能是由材料造成的， 也有可能是由工艺过程造成的， 许多新出现的问题还有待进一步的研究。综上所述，铜键合线的可靠性仍然是占主要的，以它取代其它金属线是尽然的趋势。二、项目建设必要性由于半导体元器件所用铜引线生产精度高、材料特殊，目前在国内只有上海等长三角地区有生产。而我司地处*县，致使辅料的购买运输成本过高、时间过长，给我司的生产造成困扰，故半导体铜引线的生产既可供应龙翔公司也可供应福建，深圳等地及出口。本项目的建设投产将有利于*县产业结构的调整，*县近年来的产业集聚达到了一定的规模，但是，从现在规模来看，出现了制约*县进一步发展的土地瓶颈，提高单位土地面积的产出率是我县今后一段时间的重要任务。从劳动力的层面上分析，*一直是劳动力大县，很多务工者年轻时去沿海打工，回来后带来了先进的劳动技术。如果，不去创造更为有有