[發(fā)明專利]單晶銅鍵合絲的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810017812.1
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101524721A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 丁雨田;曹軍;胡勇;許廣濟;寇生中
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B21C1/00
• 分類號: B21C1/00;C22F1/08;C22B15/14;B22D27/04;C30B29/02;C30B11/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司
• 代理人: 董 斌

技術領域

本發(fā)明涉及單晶銅材料的加工制備。

背景技術

引線鍵合以工藝實現(xiàn)簡單、成本低廉、適用多種封裝形式而在芯片連接方式中占主導地位，目前所有封裝管腳的90％以上都采用引線鍵合連接。銅鍵合絲與金絲、鋁絲相比具有優(yōu)良的機械性能、電學性能、熱學性能和低的金屬間化合物增長，在很大程度上提高了芯片頻率和可靠性，適應了低成本、細間距、高引出端元器件封裝的發(fā)展。此外晶片鋁金屬化向銅金屬化的轉變，使得對于高速器件的新型封裝設計來說，選擇短銅絲鍵合并且間距小于50μm的銅焊區(qū)將在封裝市場上成為倒裝焊接工藝強有力的竟爭對手。并且通過采用新工藝如新型EFO(Electronic?flame?off)電子滅火、OP2(Oxidation?prevention?process)抗氧化工藝和MRP(Modulus?Reduction?Process)降低模量工藝的改進后，使銅絲鍵合比金絲鍵合更牢固、更穩(wěn)定，尤其在大批量的高引出端、細間距、小焊區(qū)的IC封裝工藝中，成為替代金絲的最佳鍵合材料。但對于銅鍵合絲的坯料無氧銅桿，由于其內(nèi)部組織中存在大量晶界，在拉制超細微絲時，在晶界會出現(xiàn)斷裂，將其加工至0.03mm以下且保證具有良好的性能一致性將存在較多困難。因此，晶界問題成為妨害銅材電學性能及鍵合絲性能提高的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種單晶銅鍵合絲的制備方法。

本發(fā)明是一種單晶銅鍵合絲的制備方法，所述的單晶銅鍵合絲的原材料為銅，其步驟為：

A、采用真空度為10^-2～10^-4MPa高真空爐將純度高于99.995％高純銅熔化，升溫到1100～1180℃，精煉60～120分鐘，整個熔煉過程采用純度為過于99.99％高純氬氣保護，并采用定向凝固方式拉制4～8mm單晶銅桿；

B、將拉制成的高純度單晶銅桿冷加工至0.95～1.102mm，每道次拉拔加工率為15～25％，拉拔速度控制在40～60m/min；然后分為47～70個道次，采用每道次加工率為7.59～17.82％將單晶銅桿拉制0.020～0.05mm；拉制速度為400～600m/min；0.5mm以上模具表面粗糙度Ra為0.025，0.5mm以下模具表面粗糙度Ra高于0.025；保持拉絲塔輪、導向輪、收線盤等部件高度光潔，表面粗糙度Ra高于0.025；拉絲潤滑劑采用水溶性潤滑劑，濃度為0.4～0.8％，拉絲時溫度為35～45℃；

C、將上步驟拉制成的單晶銅鍵合絲表面清洗采用超聲波清洗，清洗介質(zhì)采用無水酒精，超聲波功率40～80W，頻率20～40KHz；

D、將清洗后的單晶銅鍵合絲在退火復繞設備上進行熱處理，熱處理過程中采用H₂+Ar₂保護，其熱處理溫度為410～425℃，熱處理時間為0.7～2.0s，保護氣體流量為H₂0.3～0.6L/min、Ar₂0.4～0.65L/min；退火復繞時的張力為0.6～2.8g；

E、將熱處理后的單晶銅鍵合絲采用真空吸塑包裝，真空度為10^-3～10^-4Mpa。

本發(fā)明的有益效果是：所述的單晶銅鍵合絲及其制備工藝，其采用的純度高于99.995％高純單晶銅桿作為坯料，并采用真空熔煉氬氣保護熱型連鑄設備進行單晶銅桿生產(chǎn)。單晶銅材具有致密的凝固組織，消除了橫向晶界，避免了縮孔、氣孔等鑄造缺陷，使得其塑性加工性能、機械性能、電學性能等都明顯高于普通無氧銅，克服了傳統(tǒng)銅線拉絲加工的斷頭多、質(zhì)量低和生產(chǎn)率低的缺點，能夠制備出線徑小至0.015mm，高強度、高延伸率、性能穩(wěn)定的電子封裝用鍵合絲。

該鍵合絲用于高集成度和小型化IC元器件鍵合引線，還可用于大功率分離器件的引線鍵合，并且可代替鍵合金絲用于一般電子元器件的引線鍵合等。

具體實施方式

實施例1，單晶銅鍵合絲的具體制備方法為：

①采用高真空爐(真空度達到10^-2～10^-4MPa)將高純銅(純度為99.995％)熔化，而后升溫1100℃，精煉60分鐘，整個熔煉過程采用高純氬氣(99.9％)保護，采用定向凝固方式拉制8mm單晶銅桿；