[發明專利]一種表面鍍鎳的銅基鍵合絲及其制備方法

有效

• 申請號: 202010260467.5
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111599782B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 周鋼
• 申請（專利權）人: 廣東佳博電子科技有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C25D3/12;C22F1/08;C22F1/02;C22C9/00
• 代理公司: 廣州專理知識產權代理事務所(普通合伙) 44493
• 代理人: 王允輝

本發明屬于銅基鍵合材料的技術領域，具體涉及一種表面鍍鎳的銅基鍵合絲及其制備方法。所述銅基鍵合絲的原料包括金屬銅、鎳、錳、鎢、硼以及鋯，所述金屬銅、錳、鎢、硼以及鋯構成銅基母合金，在銅基母合金表面鍍鎳層制成該銅基鍵合絲；通過表面鍍鎳的方式，大大提高銅基鍵合絲的防氧化性能以及鍵合穩定性，摻雜微量元素的銅基鍵合絲以及表面鍍鎳的方式能夠有效提高鍵合絲材料的使用性能，成球均一，同時提高焊接性能，在實際使用的焊接中焊球容易控制且形貌優良，焊接較為穩定；采用結合合金法和表面鍍層的方式改善鍵合絲的性能，形成高硬度、高抗氧抗硫、延展性高、塑性好的銅基鍵合絲，相比鍍鈀工藝，極大程度上降低了制造成本。

技術領域

本發明屬于銅基鍵合材料的技術領域，具體涉及一種表面鍍鎳的銅基鍵合絲及其制備方法。

背景技術

鍵合材料是一種可以通過熱、壓力、超聲波能量與基板焊盤緊密焊合的微細連接技術，作為引線鍵合的關鍵材料，起到連接半導體芯片與引腳，傳遞電流及信號的作用，它憑借簡單的工藝、低廉的成本、適合多種封裝形式等優點而在連接方式中占據主導地位，目前主要應用于集成電路、半導體分立器件、LED等。

目前較為普遍使用的由鍵合銅絲，其相比金絲成本更低，且具有更好的導電導熱性能，已逐漸取代金絲鍵合材料，隨著研究發現，銅絲存在著較差的抗氧化性能、較高的硬度及抗拉伸性能等問題，可能會導致器件的穩定性差、工作效率低、鍵合成品率低的現象，因此，現有技術中，多采用摻雜微量元素的方式提高鍵合材料的性能，采用不同的微量元素來滿足不同的性能要求，有采用金屬晶?；旌系姆绞揭灿胁捎缅儗拥姆绞剑€會因銅基合金與摻雜金屬的鍵合程度較差的問題，鍵合銅絲依然存在這不耐氧化、高硬度以及焊接不可靠等難題，隨著市場對高防氧化、高純度、鍵合性能優異、成球性優異等鍵合材料的需求的增長，研發一種低成本、高性能的鍵合銅絲材料尤為關鍵。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的在于提供一種具有高防氧化性能、成球圓潤、高鍵合性能的銅基鍵合絲，提供一種成本低、條件簡單且綠色溫和的制備方法。

本發明的技術內容如下：

本發明提供了一種表面鍍鎳的銅基鍵合絲，所述銅基鍵合絲的原料包括金屬銅、鎳、錳、鎢、硼以及鋯，所述金屬銅、錳、鎢、硼以及鋯構成銅基母合金，在銅基母合金表面鍍鎳層制成該銅基鍵合絲；

按質量分數計，所述銅基母合金中金屬銅含量≥99.99％，微量添加錳、鎢、硼以及鋯補足至100％；

所述金屬銅和鎳的純度均高于99.99％；

所述鎳層的厚度為50～100nm。

本發明還提供了一種表面鍍鎳的銅基鍵合絲的制備方法，包括如下步驟：

1)原料準備以及預處理：將金屬采用無水乙醇進行超聲波清洗并烘干；

2)基材熔鑄：將烘干后的金屬銅、錳、鎢、硼以及鋯混合，在高純氬氣的氛圍下，先進行真空熔煉，真空度為10^-3～10^-2MPa，熔煉溫度為1050～1250℃，熔煉時間為50～80分鐘，之后進行定向連鑄，獲得直徑為50～70μm的銅基母合金線；

3)冷拉絲：銅基母合金冷卻至150～200℃，進行粗拉絲使得直徑為20～30μm，再進行細拉絲使得直徑為15～20μm；

4)表面活性處理：采用有機溶劑對銅基母合金線的表面進行清洗除氧處理，再將銅基母合金線浸泡于酸性溶液進行活化；

5)表面鍍鎳：將經過表面活性處理的銅基母合金線的表面鍍上一層金屬鎳，電鍍液為堿性鎳電鍍液，其pH為7～8，電鍍的電流密度為0.5～5A/dm²，電鍍溫度為55～75℃，電鍍的速度為25～40m/s，鎳層的厚度為50～100nm，在此厚度的范圍內，制備的鍵合絲的成球性較好，其燒球狀態比較圓潤，燒的球，越圓潤表明鍵合絲的性能越好；