[發明專利]一種極微細鍍鎳銅合金絲及其制作方法

在審

• 申請號: 201410727136.2
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104465587A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 程平;李明;鄭東風
• 申請（專利權）人: 安徽華晶微電子材料科技有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C23F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光能、微電子產業用材料技術領域，尤其涉及到一種極微細鍍鎳銅合金絲及其制作方法。?

背景技術

鍵合絲（bonding?wire）是連接芯片與外部封裝基板（substrate）和/或多層線路板（PCB）的主要連接方式。鍵合絲發展趨勢，從應用方向上主要是線徑細微化、高車間壽命（floor?life）以及高線軸長度。?

典型的半導體器件及LED芯片的鍵合引線主體是金線、銀線、銅線、鍍金線、鍍鈀線或其合金線，除銅線外，使用的都是貴金屬，而單純的銅線極易氧化；通行的太陽能光伏電池都是采用絲網印刷銀漿作為柵線極，也是貴金屬；貴金屬因其價格昂貴，成本自是居高不下，不利于產品的普及推廣。而鎳、銅相比于上述金、鈀等貴金屬，有天壤之別；鍍鎳銅絲不僅價格極其低廉，而且其導電、焊接性能非常優越，是替代貴金屬，降低產品成本的最佳選擇。但是10幾微米線徑的銅絲張力只有不到幾個g，非常不利于進行連續的表面熱處理；而銅導電率雖高但極易氧化，必須要經過表面處理才能滿足微電子領域的鍵合所需。鎳自身具有很高的化學穩定性，在空氣中與氧作用形成鈍化膜，使鎳鍍層具有良好的抗大氣腐蝕性；但鎳離子間空隙大，膜層處理不好，無法包裹母線，起不到抗氧化的作用。?

中國專利?201410333092.5公開了一種半導體器件用鍵合銅合金絲，含有下述重量配比的成分?：銅?100?份，鈀?0.5?－?1.5?份，氫0.0005?－?0.002?份。該發明還提供上述合銅合金絲的一種制造方法，包括下述步驟：（1）將銅和鈀熔合成銅鈀合金熔體，再經過拉絲處理，獲得銅鈀合金線材?；（2）對銅鈀合金線材進行多道次拉拔，得到銅鈀合金絲?；在拉拔過程中及拉拔完成后進行退火處理，最后一次退火處理采用氮氫混合氣作為退火氣氛?；（3）最后一次退火處理結束后，將銅鈀合金絲通入乙醇水溶液中進行冷卻，得到鍵合銅合金絲。該發明的鍵合銅合金絲具有較強的抗氧化能力，在?N₂氣氛下球焊時有較大的結合面積和較高的結合強度，導電能力強，可靠性高，且制造工藝簡單易行。但是該發明使用鈀比較昂貴，成本自是居高不下，不利于產品的普及推廣。?

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發明內容

本發明的目的在于提供一種極微細鍍鎳銅合金絲及其制作方法，以高純銅絲為主體，添加微量改性元素，在極微細層面進行真空離子鍍鎳表面處理，以滿足微電子領域鍵合線及光伏電池電極線所需。?

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：?

一種極微細鍍鎳銅合金絲，包括極微細銅絲，所述極微細銅絲外設有一層鎳膜層，所述極微細銅絲是以高純銅為主體，添加改性元素熔煉而成。

進一步的，所述改性元素包括以下含量的原料：5-300ppm?Ca，10-100ppm?P，10-500ppm?Ag，10-500ppm?Au，5-100ppm?Y，5-100ppm?Zr，10-100ppm?In。?

進一步的，所述改性元素包括以下含量的原料：100ppm?Ca，50ppm?P，20ppm?Ag，20ppm?Au，10ppm?Y，10ppmZr，5ppm?In。?

進一步的，所述極微細銅絲的直徑為0.016mm-0.018mm，所述鎳膜層的厚度為120-180nm。?

進一步的，所述高純銅的純度為99.?9999%。?

本發明還公開了一種極微細鍍鎳銅合金絲的制作方法，包括以下步驟：?

（1）銅材提純：以市售1號純銅為原料，使用電解-熔煉，再電解-再熔煉的反復提純工藝，使銅的S、Ag、Se、Si、Mg、Te等雜質總含量控制在50ppm以下，得到純度達為99.?9999%的高純銅；

（2）制備中間合金體：取步驟（1）得到的高純銅1000克，加入1000ppmCa、500ppmP、200ppmAg、200ppmAu、100ppmY、100ppmZr、50ppmIn的改性元素，分別放入熔煉爐中熔煉成相應的中間合金體；

（3）連鑄單晶銅棒：將步驟（1）得到的高純銅和步驟（2）得到的中間合金體按各種成分的最終含量計算所需的量一起放置于連鑄爐內，經真空熔煉、定向凝固、拉鑄成8mm單晶銅棒；

（4）拉拔絲材：將步驟（3）得到的8mm單晶銅棒經過粗拉、中拉、細拉、微細拉、極微細拉拉拔成?0.016mm-0.018mm的極微細銅絲；

（5）清洗退火：將步驟（4）得到的極微細銅絲進行清洗、退火、風干，備鍍覆用；