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2024-05-07 | 勁報

成大團隊研發超精細不鏽鋼線重大突破 可望為半導體材料明日之星

成大團隊研發超精細不鏽鋼線重大突破 可望為半導體材料明日之星

【勁報記者于郁金/臺南報導】國立成功大學材料科學及工程學系特聘教授洪飛義團隊在半導體材料研發上有重大突破!研發最新的耐熱不鏽鋼微米細絲,不僅可取代目前使用金線、銅線,成功在晶片上「打線成球」,大幅降低封裝與材料成本,更可減少對環境汙染;團隊並以這項新材料製作檢測高端Al晶片使用精細探針彈簧,提高檢測效率,目前已由全球探針最大廠英商史密斯英特康(Smiths Interconnect)測試中,有望成為未來市場上主流產品。



洪飛義團隊專精金屬材料研究已20多年,2023年與臺灣特殊鋼材大廠華新麗華,成功開發出獨創耐熱雙相不鏽鋼線材,並由香港駿碼科技公司抽拉出僅30微米(1公尺的百萬分之1)不鏽鋼細線,創下世界紀錄,今年團隊更研發多段退火(真空高溫軟化)技術,進一步成功挑戰15微米,達到可運用在半導體電子封裝打線水準,不僅再次創新紀錄,並成為全世界線材科技新指標。



洪飛義表示,愈做愈小晶片上,必須以超細金屬線連結傳導,過去都是用金線,因為金的延展性最好,可以拉成15微米細絲,但成本過高,目前市場主流是以銅取代,但銅卻有生鏽問題,必須要高規格封裝,避免受環境影響,或是以金包銅,在銅線上鍍一層薄金,但電鍍卻是高汙染製程,後續處理當困難。



團隊在材料系研究生張議澤與徐崇凱努力下,利用15微米不鏽鋼細絲,成功地焊接在半導體常用鋁材、銅材基板上,完成打線成球的導線,並經過電性分析,確認超精細不鏽鋼導線電阻與銅導線相近,可以取代;而鋼球焊接在銅墊上可說是產業創舉,具有結合強度與低界面電阻特性,符合半導體電子封裝應用需求。



洪飛義表示,過去業界沒有人想過可把不鏽鋼抽成那麼細的細絲,運用在晶片上,目前銅每公斤約200到300元,不鏽鋼只有一半,不僅成本低,且沒有生鏽問題,可降低封裝規格,又能再省一筆,可說是半導體材料運用上明日之星。



團隊成員材料系研究生黃健德與呂哲緯,則利用30微米耐熱不鏽鋼細絲製作探針彈簧,委託臺南宏伽工業公司生產,因為眾多優點,獲得國際大廠史密斯英特康青睞,公司高層專程到臺灣取得新產品,目前已帶回英國在產線上進行可靠度驗證。



洪飛義表示,高端晶片在製作後,需要靠探針測試其傳導性,不合格就去除,極細探針上裝有彈簧,目前半導體產業使用探針彈簧,主要是以304不鏽鋼製作,雖然柔軟可拉成細絲,但缺點是不耐熱,當測試時通電加熱,一個彈簧在產線上往往只有2、3天壽命,就失去彈性,需要更換,1組探針動輒要數十萬元,更換後又需要花上數小時調整,費錢又費工。



洪飛義進一步表示,以耐熱不鏽鋼細絲製作探針彈簧,可耐700度以上高溫,比起傳統彈簧壽命增長4到5倍,同時因為304不耐熱,無法承受快速通電,只能用低電流,測試速度相當慢,使用新的彈簧可快速完成測試,新的產品對AI晶片製造可說是一項重大貢獻。



洪飛義團隊在半導體材料上獲得極大突破,讓產業界相當振奮。洪飛義表示,2項成就領先業界,更讓超精細不鏽鋼線材跨入半導體科技,協助半導體產業邁入新紀元;將進行更多測試,未來並將持續開發不鏽鋼材更多應用。(國立成功大學提供照片)



成大團隊研發超精細不鏽鋼線重大突破 可望為半導體材料明日之星



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