[發明專利]一種銅基鍵合絲及制備方法

無效

• 申請號: 201110317106.0
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102509724A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 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: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C22F1/08;C25D3/48;C25D7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鍵合絲制備技術，特別是一種防氧化銅基鍵合絲及其制備方法。?

背景技術

電子行業中集成電路的生產需要用到一種基礎材料，半導體封裝用材料--鍵合絲(Bonding?Wires)。鍵合絲是一種直徑精細的高拉伸強度金屬絲，是集成電路、半導體分立器件和LED發光管制造過程中必不可少的封裝內引線。電子封裝正在朝高性能、多功能、小型化、便攜式方向發展，這一發展趨勢對集成電路的性能要求在不斷提升，并且對電子封裝密度有了更高的要求，具體表現為：封裝的引腳數越來越多，布線節距越來越小，封裝厚度越來越薄，封裝體在基板是所占的面積比例越來越大，這些都需要依靠低弧度、高性能的鍵合絲來實現。?

常見的有合金鍵合絲、銅鍵合絲、鋁鍵合絲、金鍵合絲等。鍵合絲需具備的特質是耐腐蝕、傳導性、連接性好，鍵合速度快。?

在現有鍵合絲應用技術中，鍵合金絲是一種傳統的鍵合絲。電子器件封裝的內引線大多采用直徑15至75微米的高純度黃金制成的金鍵合絲，金屬基黃金的純度大于99.99％，再配以鈀、鎳、鈰等微量元素，經熔煉、拉絲、退火等程序制成。鍵合金絲因具有良好的導電性、抗氧化性和卓越的成弧穩定、鍵合快速性，目前在鍵合絲使用中占主導地位，但其價格昂貴、強度偏低，這些缺點已經在目前企業追求利潤空間，降低生存壓力方面形成制約瓶頸。?

還有一種具有應用前景的的鍵合絲是鍵合銅絲，其價格優勢較鍵合金絲明顯，抗拉強度也有所提升，但是傳統鍵合銅絲還存在一些不足之處，主要問題?為物理硬度高，化學氧化活潑，具體表現為：?

一、在大規模集成電路封裝中，鍵合銅線燒球后瞬間氧化，硬度較高，與鋁基粘合時需要很大的鍵合力才能完整粘連，易砸傷鋁基，造成基板損傷，降低了電氣元器件的可靠性，此對芯片及鋁基要求非常苛刻。?

二、鍵合銅線很容易氧化，在儲存時，條件受限。傳統銅線采用真空包裝，但大量的包裝，偶爾會有個別泄漏現象，同時運輸搬運過程也是造成泄漏的因素。包裝一旦泄漏，若短時間內不使用，銅線就會因氧化而失效。同時，在設備上使用時，銅線已經開始氧化，單軸長度只能使用最長200m的銅線，若超過200m，后部份銅線就會因氧化而失效。因為線短，所以增加了換線次數，致使鍵合生產效率低。?

發明內容

基于上述原因，本發明針對上述電子封裝的發展需求以及金鍵合絲成本很高的問題，提供一種以銅作為基材的且具備金鍵合絲性能的銅鍵合絲，以降低制造成本。?

本發明針對銅鍵合絲易氧化，長度受限的不足，提供一種防氧化銅基鍵合絲的制備方法，解決銅鍵合絲防氧化的難題。?

本發明的銅基鍵合絲通過以下技術方案解決上述問題：?

所述鍵合絲為銅表面鍍金的復合材料。?

所述鍵合絲基材為銅絲，銅的純度高于99.99％。?

所述鍵合絲的特點是：所述銅絲表面鍍有金層，金的質量占比為2％-10％，金的純度高于99.99％。?

所述鍵合絲表面鍍金金層的厚度為0.1微米-2.5微米。?

所述鍵合絲長度為50米至1000米不等。?

所述銅基鍵合絲的制備方法包括如下步驟：?

步驟一，預制銅棒胚料，將純度99.99％以上的銅料，在真空度10^-2-10^-4Mpa的熔爐內高溫融化，保持熔煉溫度為1100℃，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毫米的銅棒胚料；?

步驟二，預制細銅絲，將上述直徑為8毫米-10毫米的銅棒胚料進行粗拔處理，拉伸后加工成直徑為1毫米的銅絲，進一步拉伸銅絲至直徑為90-100微米，然后進行固定退火處理；?

步驟三，清洗，將上述直徑為90-100微米的微細銅絲進行表面清洗，清洗采用超聲波技術，清洗介質采用無水酒精；?

步驟四，微細銅絲表層鍍金，將上述微細銅絲進行電鍍處理，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；?

步驟五，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；?

步驟六，精制鍵合絲，將表面鍍金處理的微細銅絲進行精細拉拔處理，拉伸至直徑為15微米至75微米，拉伸速度控制在450米/分鐘至600米/分鐘；?