[發明專利]一種耐氧化鍵合銅絲材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710929328.5
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107723488B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 季美
• 申請（專利權）人: 南理工泰興智能制造研究院有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C9/02;B22D11/00;B21C37/04;H01L23/498
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本發明公開了一種耐氧化鍵合銅絲材料的制備方法，屬于電子材料技術領域。本發明通過銅粉、錫粉、硅粉和鉬粉為主要材料，通過共混燒結后形成改性粉末，由于鉬粉基體熔融并與硅粉反應發生硅化，在單晶銅熔融制備銅桿過程中，在其表面均勻包覆MoSi2層，在其表面形成致密保護層，使銅桿在制備鍵合絲過程中，限制其表面氧氣的向內擴反應，提高材料的抗氧化性能，從而有效提高鍵合絲材料的使用性能；且本發明通過對單晶銅桿內部添加Sn，將微量Sn加入到高純銅中，固溶于銅中的Sn使高純銅晶格產生畸變，增大了單晶銅再結晶過程中由位錯重排而形核的難度，因此使金屬在較高溫度下才能發生再結晶，從而有效提高其發生氧化的難度，提高材料的抗氧化性能。

技術領域

本發明公開了一種耐氧化鍵合銅絲材料的制備方法，屬于電子材料技術領域。

背景技術

鍵合絲作為封裝用內引線，是集成電路和半導體分立器件的制造過程中必不可少的基礎材料之一，起聯結硅片電極與引線框架的外部引出端子的作用，并傳遞芯片的電信號、散發芯片內產生的熱量，由于銅鍵合絲的高強度，可以有效降低絲球焊過程中可能發生的絲擺、坍塌等現象，有效緩解了采用直徑小于金絲的一些組裝難度。在很大程度上提高了芯片頻率和可靠性，適應了低成本、細間距、高引出端元器件封裝的發展。而且隨著高級封裝技術的發展，晶片上的鋁金屬化層更換為銅金屬化層，因為在晶片的銅金屬化層上可以直接焊接，而不需要像鋁金屬化層那樣加一層金屬焊接層，這不但能增強器件特性還能降低成本。

隨著市場對高純度、耐高溫、超微細、超長度的鍵合絲需求迅速增長，使鍵合銅絲的發展面臨機遇與挑戰，銅表面在室溫下就很容易被氧化，其氧化物的粘結性能很差，幾乎不能和鋁等金屬粘結。更為重要的是這層氧化物層的性質和銅的性質相似，在絲球焊過程中不容易被破碎、去除，往往導致絲球焊過程無法進行。因此如何防止銅在鍵合過程中被氧化，是銅絲球焊技術面臨的一個難題，所以制備一種可在銅絲球焊時有效抗氧化性能的銅絲材料很有必要。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對現有鍵合銅絲耐氧化性能較差，其氧化物粘結性差，無法與鋁等金屬進行有效粘結的問題，提供了一種耐氧化鍵合銅絲材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）按重量份數計，分別稱量45～50份銅粉、10～15份錫粉、2～3份硅粉和5～8份鉬粉混合，球磨過篩得球磨粉末，將球磨粉末置于模具中，壓制成型后靜置、脫模制備得坯料；

（2）將坯料置于管式氣氛爐中，抽真空后升溫加熱，保溫煅燒后靜置冷卻至室溫，收集得燒結料并粉碎過篩，得改性粉末

（3）取電解銅并球磨過篩，得電解銅粉末，按質量比1:10，將改性粉末與電解銅粉末攪拌混合，得混合粉末，將混合粉末置于真空熔煉爐，抽真空后，升溫加熱，保溫熔融，在氬氣氣氛下，將引錠用銅管裝在鑄錠夾緊裝置中，通冷卻水并啟動牽引機構，制備得改性單晶銅桿；

（4）將改性單晶銅桿置于單絲拉絲機中，經直徑8mm、1.15mm、0.25mm和0.03mm拉絲模具一次連續拉絲處理，將直徑0.03mm銅絲置于退火復繞裝置中，在氬氣氣氛、400～450℃下退火處理，待退火完成后，即可制備得一種耐氧化鍵合銅絲材料。

步驟（1）所述的模具尺寸為內徑為20mm，外徑為40mm。

步驟（2）所述的保溫煅燒溫度為1500℃。

步驟（3）所述的冷卻水通入量為量為25～40L/h。

步驟（3）所述的牽引機構連鑄速度為20mm/min。

步驟（4）所述的退火復繞裝置的復繞寬度為20～25mm，復繞間距為0.025mm。

本發明的有益效果是：