[發明專利]一種銅微合金鍵合線及其制備方法

在審

• 申請號: 201710473008.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107195608A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 李軍;田鵬
• 申請（專利權）人: 滕州晨暉電子集團股份有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C22C9/00;C22C1/02;C22F1/08
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種用在微電子封裝中的鍵合線，具體是一種銅微合金鍵合線。

背景技術

隨著集成電路及分立器件向封裝多引線化、高集成度和小型化發展，高端半導體封裝要求用更細、強度更高的鍵合線進行窄間距、長距離的引線鍵合，半導體封裝企業對鍵合線提出了弧度到時更低，弧長更長，直徑更細，高溫性能等越來越高的要求，同時要求降低鍵合線的成本。

目前市面上高端封裝大部分采用鍵合金線進行封裝。鍵合銅線具有比鍵合金線更優異的導熱、導電性能，斷裂負荷及剛性更強，在封裝過程中可以得到更優異的焊接球和較低的弧線，金屬間化合物(IMC)生長緩慢，與基底結合穩定牢固，成本低，但銅線極易氧化，長期使用會降低元器件的可靠性。

目前市面上用來解決鍵合銅線氧化問題主要是在銅線表面鍍銀，利用鍍銀層來隔絕銅與空氣的接觸，降低銅線的氧化速度。但在燒球鍵合過程中，由于銀與銅分別以單獨金屬存在，銀與銅的再結晶溫度不同，容易發生歪球等不良現象；且銀的硬度高，鍵合時易對芯片造成傷害，導致彈坑和開裂；且銅鍍銀工藝有污染，加工工藝復雜，因此，研究一種新型的性能階于純銅線與鍍銀銅線之間的銅微合金鍵合線相當有必要，具有廣闊的市場前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銅微合金鍵合線，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種銅微合金鍵合線，包括銀、稀土元素和高純銅，所述銀和稀土元素的重量之和占總重量的0.1％，其余均為高純銅。

作為本發明進一步的方案：高純銅的純度不低于99.9999％，銀和稀土元素的純度均不低于99.999％。

所述銅微合金鍵合線的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，稱取原料：稱取純度99.9999％以上的高純銅、純度99.999％以上的高純銀和純度99.999％以上的稀土元素；

步驟二，制備合金：將部分高純銅和稀土元素制成合金；

步驟三，熔鑄：采用真空熔煉和連續定向拉鑄工藝，將剩余高純銅、合金以及高純銀熔鑄成6mm合金棒；

步驟四，拉絲：采用單模和多模拉絲工藝，使用帶連續退火的拉絲設備，將6mm合金棒拉制成我們需要的成品直徑；

步驟五，退火：根據技術要求，對線材進行退火處理，利用合理的退火溫度和時間，得到我們需要的機械性能；

步驟六，復繞：根據客戶要求，將線材復繞成一定長度一軸的成品線。

作為本發明進一步的方案：步驟二中制備合金采用真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐，在1200-1600℃下精煉20-30分鐘。

作為本發明進一步的方案：步驟三中熔鑄采用真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐，在1200-1300℃下精煉20-30分鐘。

作為本發明進一步的方案：步驟五中退火溫度為350-450℃并且采用氮氣保護。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明制備的銅微合金鍵合線強度高，導電和導熱性能好，抗氧化和耐腐蝕性能好，而且本產品具有更好的成球性能和更好的鍵合性能。

附圖說明

圖1為銅微合金鍵合線的生產流程圖。

圖2為銅微合金鍵合線與純銅線和鍍鈀銅線的抗氧化性能對比圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

實施例1

一種直徑為20μm的銅微合金鍵合線，包括銀、稀土元素和高純銅，組成鍵合線的金屬重量百分比為：銀加稀土元素為0.1％，余量為純度99.9999％以上的高純銅。

該銅微合金鍵合線的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，稱取原料：稱取純度99.9999％以上的高純銅、純度99.999％以上的高純銀和純度99.999％以上的稀土元素；

步驟二，制備合金：在真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐中，在1200℃下精煉25分鐘，將部分高純銅和稀土元素制成銅的質量分數為99％的合金，在高純銅中加入稀土元素，可以提高高純銅的室溫與高溫機械性能，并對銅金屬起到精煉作用，保證合金的均勻性和抗氧化性，保證了銅的高純度；