[發明專利]一種防氧化的銅基鍵合絲的制備工藝

有效

• 申請號: 201110317098.X
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102324392A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 趙碎孟;周鋼;薛子夜
• 申請（專利權）人: 廣東佳博電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/49
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鍵合絲制造工藝技術，特別是一種銅基母合金鍵合絲的制備工藝技術。?

背景技術

鍵合絲(Bonding?Wires)是集成電路半導體封裝過程中需要用到一種關鍵材料，電子行業的快速發展，促進了鍵合絲制造技術的快速發展。鍵合絲是一種直徑精細的高拉伸強度金屬絲，廣泛應用于集成電路、半導體分立器件和LED發光管的封裝內引線。目前在鍵合絲應用技術中，應用較多的有合金鍵合絲、銅鍵合絲、鋁鍵合絲、金鍵合絲等，最常見的是鍵合金絲、鍵合鋁絲和銅鍵合絲幾種。?

鍵合金絲是大多為直徑15微米至75微米的高純度黃金精細絲，是目前比較成熟的鍵合絲產品，在鍵合絲使用中占主導地位，具有化學穩定等優點，但也存在其自身無法克服的缺點：價格昂貴，受市場金件大幅上漲影響較大，制約了封裝成本的控制，導致終端產品的價格過高，不利于企業提高競爭力；另外，作為連接引線，其導電性能欠佳，并且焊接后的可靠性較差；集成電路規模大、厚度小、功能復雜化，使得封裝密度不斷提高，鍵合金絲已很難滿足高強度、低長弧度、高弧形穩定方面的要求。?

鍵合銅絲可以在一定程度上彌補鍵合金絲硬度的問題，具有一點的抗拉性，價格優勢明顯，但是單一的鍵合銅絲還存在一些缺點：如銅絲過硬引起的第二焊點容易縮絲，致使鍵合操作中斷，給后續封裝工序造成困難，嚴重影響生成效率和成品率；銅的氧化溫度低，鍵合銅絲的高氧化性，使得鍵合銅絲在開包?后必須在較短時間內用完，鍵合絲成品長度受限，并且保存需要真空或保護氣體。?

發明內容

基于上述原因，申請人針對上述金鍵合絲和銅鍵合絲制造技術及在實際應用中的具體問題，提供一種銅基鍵合絲，解決鍵合金絲絲價格高、鍵合銅絲硬度、防氧化，鍵合絲包裝、儲運等問題。?

為達到上述目的，本發明所采取的解決方案是：一種銅基鍵合絲，基礎材料為銅，并添加Pt、Ce、Pd微量金屬元素，構成母合金基材，在母合金基材制成的金屬絲表面鍍金層而制成該鍵合絲。?

所述鍵合絲的基礎材料為銅，銅和鍍層金的純度均高于99.99％，并且所述銅來料包括成品的銅線。?

所述鍵合絲基材是以銅為基礎材料添加種微量金屬元素Pt、Ce、Pd而構成，其功能是改善單一銅材過硬的問題。?

所述鍵合絲表面鍍金的厚度為0.1微米-2.0微米。?

所述鍵合絲材料中各金屬成分質量比重分別是：Cu為88-97％，微量金屬元素Pt為0.0006-0.010％，Ce為0.001-0.005％，Pd為0.003-0.005％，鍍層金2-10％。?

所述銅基鍵合絲的制備工藝包括如下步驟：?

步驟一，混合金屬基材，將純度高于99.99％的Cu，添加選定的微量金屬材料Pt、Ce、Pd，混合為母合金基材，做好混合熔煉前期準備；?

步驟二，熔煉母合金胚材，將上述混合金屬材料在真空度為10^-2-10^-3Mpa的熔爐內高溫融化，保持熔煉溫度為1800℃，精煉時間50分鐘以上，熔煉過程中采用高純度氬氣保護，最后采用凝固方式制備直徑為8-10毫米的母合金銅棒胚料；?

步驟三，拉制微細絲，將上述直徑為8-10毫米的母合金銅棒胚料進行冷加工，加工至直徑為1.0毫米左右的母合金絲，然后進行拉拔處理，每次加工率為15％至20％，每次拉拔速度控制在50米/分鐘左右，速度波動控制在10％以內；再經過以下相似過程多次，采用每次加工率為6％至20％，將前述金屬細絲加工至直徑15微米-75微米，拉制速度控制在500米/分鐘，速度變化控制在10％以內；?

步驟四，清洗金屬絲，將上述微細金屬絲進行表面清洗，采用超聲波技術清洗，清洗介質采用無水酒精；?

步驟五，表面鍍金，將上述清洗后的微細金屬絲進行電鍍處理，電鍍液為軟金電鍍液，金的純度高于99.99％，電鍍電流密度0.25A/dm²-5.0A/dm²，電鍍速度控制在20m/min內；?

步驟六，退火處理，將表面鍍金的微細銅絲進行退火處理，采用氮氣保護環境下熱處理，熱處理溫度為415℃--425℃，處理時間控制在1.0S-2.1S，控制退火時張力大小3.0g以內；?

步驟七，繞線，使用專用繞線機，將鍵合絲定長繞制在兩英寸直徑的線軸上，繞線速度控制在50m/min-100m/min，線間距約為5毫米，分卷長度為50米至1000米；?

步驟八，包裝，采用普通包裝，常溫保存。?