[發明專利]一種提高金銀復合鍵合絲覆層與芯材結合力的方法

有效

• 申請號: 201710638892.1
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107579010B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 周文艷;楊國祥;孔建穩;康菲菲;吳永瑾;裴洪營;陳家林;崔浩
• 申請（專利權）人: 昆明貴金屬研究所
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;B21C37/04
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種提高金銀復合鍵合絲覆層與芯材結合力的方法，屬于微電子封裝用鍵合絲材料技術領域。該方法的具體過程為：采用定向凝固技術制備銀芯材鑄錠，將厚度按需設計的薄壁金管嵌套于芯材鑄錠外表面并保證二者有適宜的間隙，嵌套鑄錠以大變形量進行第一道次拉拔，然后以較小道次變形量繼續拉拔得到金銀復合鍵合絲。該方法有利于提高金覆層與銀芯材的結合力，覆層不易發生脫落，覆層厚度便于調控，得到的金銀復合鍵合絲金層厚度均勻，性能一致性高，且效率高、有利環保、易于產業化實施。

技術領域

本發明屬于微電子封裝用鍵合絲材料技術領域，特別涉及一種提高金銀復合鍵合絲覆層與芯材結合力的方法。

背景技術

金銀復合鍵合絲由于表面金覆層的存在，其抗氧化、抗硫化性能高于銀鍵合絲，同時價格顯著低于金絲，因此是可用于替代鍵合金絲的理想鍵合絲材料之一。但目前金銀復合鍵合絲的生產和使用過程中仍然存在一些問題，目前已經報道的生產復合鍵合絲的工藝中，多是將芯材鑄錠拉拔至直徑1mm以下甚至直徑100μm以下的細絲后再進行電鍍或真空鍍在芯材母線表面制備包覆層，這種加工方法的缺點在于：首先，所采用的連續電鍍或真空鍍工藝成本較高，細絲鍍覆效率較低，且電鍍液中通常含有有毒的氰化物等物質，不利于環保；其次，細絲進行鍍覆后拉拔至產品尺寸的過程中，鍍層與芯材經歷的協調變形過程較短使得二者界面結合力不足，同時由于電鍍或真空鍍獲得的鍍層致密性以及與芯材的結合性欠佳，拉拔或使用過程中易出現鍍層脫落的現象；再次，鍍覆時采用的絲材直徑越細，初始鍍層厚度的不均勻性導致的最終鍵合絲表面鍍層厚度的不均程度越高，進而導致鍵合絲的性能不一致，同時由于鍍層厚度不均勻導致鍵合過程中得到高爾夫球的幾率越高，鍵合質量降低。

在導線材料領域，已報道了一種套管-熱軋-拉拔制備銀包鋁復合微絲的方法(羅奕兵，羅定強，胡錦陽.一種銀包鋁復合細絲材的制備方法，申請號：201610198399.8，公開日：2016.08.17)，但該方法工藝較復雜，具體在于：1)套管和芯材裝配需在真空操作箱中進行；2)復合棒兩端需采用局部塑性變形的方式密封；3)復合棒在拉拔前需進行熱軋，且該工藝只能制備直徑0.02mm以上的絲材。此外，一種金包銅復合絲的制備方法采用套管后旋鍛進行復合的方法(姜雁斌，謝建新，郭詩錦.一種金包銅復合絲的制備方法，中國發明專利，申請號：201610318397.8，公開日：2016.07.20)，適合于制備超細金包銅復合絲，但該方法中初始套管與芯桿的間隙達0.1～1mm，如此大的間隙在緊隨其后的鍛造過程中不能保證套管與芯桿的協調變形，因此會導致套管與芯桿部分區域間的縫隙不能完全消除而產生界面結合不良、覆層厚度不均勻的現象，此外還需采用純鋁保護套進行保護，且其仍然只報道了直徑0.02mm以上絲材的制備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高金銀復合鍵合絲覆層與芯材結合力的方法，具體工藝過程包括：

(1)采用定向凝固技術制備直徑為Φ5～8mm的銀芯材鑄錠，然后將鑄錠進行校直并以丙酮清洗表面，其中芯材鑄錠中含有Au、Cu、Pd、Pt中的一種或幾種，添加元素的總質量分數為為0.1～5％。

(2)按所需覆層厚度設計薄壁金管的厚度，以純度不低于99.99％的Au為原料，經熔鑄并加工得到所需厚度的薄壁金管并以丙酮清洗內表面，然后將薄壁金管套于芯材鑄錠外表面，其中金管壁厚可調節范圍為20～150μm，且金管的內徑應比鑄錠直徑大3～6μm以保證二者有適宜的間隙，芯材鑄錠在某一端比金管長出5～10cm。

(3)上述嵌套鑄錠第一道次拉拔選用大變形量拉拔，變形量具體為25％～40％，且以芯材長出端為頭部進行拉拔，拉拔結束后剪去表面為銀白色的芯材長出部分。

(4)后續拉拔直至最終產品尺寸的道次拉拔變形量為5％～15％，其中最終鍵合絲產品尺寸為直徑18～50μm。

(5)將上述鍵合絲于350～500℃退火后按客戶需求的長度進行復繞和分裝。

本發明的優點：