[發明專利]一種金鈀銀合金復合鍵合絲及其制造方法

在審

• 申請號: 201711384345.1
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108198795A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 周振基;周博軒;于鋒波;彭政展;麥宏全
• 申請（專利權）人: 汕頭市駿碼凱撒有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C22C5/02;C22C30/00;B22D11/00;C22F1/14;C25D7/06;C25D5/34;C25D3/48;C25D5/50
• 代理公司: 汕頭市潮睿專利事務有限公司 44230
• 代理人: 林天普;俞詩永

一種金鈀銀合金復合鍵合絲，其特征在于包括芯線和包覆在芯線外面的金鍍層；所述芯線按重量計含有金45?72%，銀25?49%，鈀3?6%；所述金鍍層的厚度為20?200nm。本發明還提供上述金鈀銀合金復合鍵合絲的一種制造方法。本發明的金合金復合鍵合絲具有優異的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉強度高，焊點接合性好，且能降低成本。

技術領域

本發明涉及IC、LED封裝用的鍵合絲，具體涉及一種金鈀銀合金復合鍵合絲及其制造方法。

背景技術

鍵合絲（bonding wire，又稱鍵合線）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。鍵合絲的發展趨勢，從產品方向上，主要是線徑細微化、高車間壽命（floor life）以及高線軸長度；從化學成分上，主要有銅線（包括裸銅線、鍍鈀銅線、閃金鍍鈀銅線）在半導體領域大幅度取代金線，而銀線和銀合金線在LED以及部分IC封裝應用上取代金線。另外一個重要方向是金合金線的發展，以進一步降低成本并且保持或提高鍵合過程的各項性能要求。

傳統的由純金材質制成的金鍵合絲，其具備優異的化學穩定性和導電導熱性能，因而被廣泛用作IC內引線。但隨著國際金價的不斷上漲， 金鍵合絲的價格也一路攀升，導致終端產品的成本過高，不利于企業提高競爭力。除此之外，金鍵合絲的抗拉強度較低（例如直徑20微米的金鍵合絲，在焊接后，其最高抗拉強度不足5克力），延伸率不容易控制。以上兩方面因素成為阻礙金鍵合絲應用與發展的瓶頸。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種金鈀銀合金復合鍵合絲以及這種金鈀銀合金復合鍵合絲的制造方法，這種金鈀銀合金復合鍵合絲具有優異的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉強度高，焊點接合性好，且能降低成本。采用的技術方案如下：

一種金鈀銀合金復合鍵合絲，其特征在于包括芯線和包覆在芯線外面的金鍍層；所述芯線按重量計含有金45-72%，銀25-49%，鈀3-6%；所述金鍍層的厚度為20-200nm。

本發明的金鈀銀合金復合鍵合絲中，芯線中除了金之外，還含有25-49%的銀，銀和金能充分固溶，起到固溶強化的作用，提高線材的抗拉強度；在此基礎上加入含量3-6%的鈀（Pd），能有效地改善線材的抗氧化、抗硫化性能和１焊球型，改善封裝產品在熱沖擊試驗中的可靠性，并提升線材強度。在芯線表面包覆金鍍層，可有效發揮金的特性，進一步起到抗氧化和抗硫化作用；而且，由于線材表面包覆有金鍍層，可有效提升線材與芯片及基板的接合能力，有效提升可靠性。簡而言之，本發明的金鈀銀合金復合鍵合絲焊點接合性好、抗氧化抗硫化能力強、抗拉強度高，相對于純金鍵合絲而言，本發明的金鈀銀合金復合鍵合絲用于IC、LED 封裝中，能降低成本并改善純金線抗拉強度不足的問題，而其他性能均能達到純金鍵合絲的性能要求。

上述金鍍層成分通常是純度為99%（2N）-99.99%（4N）的金。

本發明還提供上述金鈀銀合金復合鍵合絲的一種制造方法，其特征在于包括下述步驟：

（1）熔鑄：按比例將金、銀和鈀混合，經過真空熔煉和定向連續引鑄工藝，獲得直徑為6-8毫米的芯線線材；

（2）拉絲：對步驟（1）得到的芯線線材進行拉絲，獲得直徑為15-40 um的芯線；

（3）采用電鍍工藝在步驟（2）獲得的芯線表面上形成金鍍層，金鍍層的厚度為20-200nm，得到鍍金線；

（4）最后退火：步驟（3）電鍍完成后，對鍍金線進行最后退火，在退火過程中采用N₂來做為退火氣氛，退火爐有效長度為600-1000mm，退火溫度為300-600℃，退火速率為60-120m/min；

（5）冷卻：最后退火結束后，將鍍金線冷卻至20-30℃，得到所需的金鈀銀合金復合鍵合絲。