[发明专利]键合铜线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装的引线材料及其生产工艺，具体来说是一种键合铜线及其制备方法。

背景技术

作为半导体及集成电路封装引线的键合材料，其特殊的应用环境对其导热散热性、表面抗氧化性、抗拉性能、焊接性能等都提出了较高的要求。

中国专利文献CN1949493A公布了一种键合铜线，该文献中公布的键合铜线的材料配方为：钙0.0005％-0.001％，铈或钛0.0003-0.0007％，余量为铜，其含量不低于99.9996％。采用该文献公布的铜线作为键合材料，一方面降低了键合线的价格，另一方面满足了对高的导电性能及键合线强度的要求，但是该方案中用来提高键合线表面抗氧化性的金属元素铈或者钛的含量较低，因此抗氧化性能差强人意。

中国专利文献CN1949493A同时公布了一种键合铜线的制备方法，其主要的工艺流程为：提供铜材料，电解提纯5N铜，金属单晶水平连铸得到6N铜，制备中间合金，金属单晶水平连铸制得键合铜丝坯料，拉伸，退火，分卷，真空包装。这一工艺过程主要存在以下几点缺陷：第一、在这一工艺过程中，采用水平连铸制得键合铜丝的坯料，水平连铸的过程非常复杂，不易控制；第二、将中间合金与铜进行熔合后不进行任何工艺处理就进行水平连铸，会导致铜合金中的其他金属元素的不均匀分散，从而影响产品的力学性能；第三、经过水平连铸后的键合铜丝坯料存在应力集中现象，不对其进行去应力退火会造成产品成品的瑕疵，从而影响产品的力学性能。

中国专利文献CN101386930A公布了一种键合铜线的制造方法，其工艺过程如下：区熔精炼，参杂制造铸锭，轧制并真空退火，拉伸并真空退火，再拉伸，在保护气氛中退火，成品检验，包装，入库。相对于中国专利文献CN1949493A公布的键合铜线的制备方法，该制备方法较为简单，易于控制，同时在拉伸后进行退火处理，改善了产品的力学性能。但是该制造方法依然存在以下缺陷：浇铸形成的铜合金铸锭存在应力集中，不对其进行相关的热处理就直接进行轧制，产品的力学性能不均匀，这将影响成品的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够满足键合材料各方面力学性能并能提供更好表面抗氧化性的键合铜线，并且提供一种操作简便，能够使加工材料获得优良力学性能的键合铜线的制备方法。

为此本发明提供一种键合铜线及其制备方法，技术方案为：

一种键合铜线，其各成分的质量百分含量为：锂0.0003％-0.003％，钙0.0002％-0.002％，铝0.0002％-0.001％，铈和、或钇0.0005％-0.005％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％-0.001％，余量为铜。

制备这种键合铜线的方法，其工艺过程为：

a.制备中间合金：分别制备6N(纯度为99.9999％)铜与锂、6N铜与钙、6N铜与铝、6N铜与铈或者6N铜与钇，或者6N铜与铈和钇形成的中间合金；

b.制备6N铜与所述中间合金形成的合金铸锭；

c.对合金铸锭进行均匀化退火，退火在真空条件下进行或者在保护气中进行，退火温度为750-1050℃，退火处理时间为6-48小时；

d.对经过所述步骤c的合金铸锭进行冷却，然后进行热挤压，将挤压出的铜杆进行在线冷却；

e.将经过所述步骤d的铜杆在保护气体中进行去应力退火，将经过去应力退火后的铜杆进行随炉冷却；

f.将经过所述步骤e的铜杆进行拉制，直至形成所需尺寸的铜丝；

g.将所述铜丝在保护气体中进行最终退火处理；

h.将经过所述步骤g处理的铜丝进行复绕分装和保护封装。

本发明的键合铜线的制备方法，所述步骤a和所述步骤b在10^-3Pa的真空条件下进行。

本发明的键合铜线的制备方法，在所述步骤a中，所述中间合金熔化后的温度维持在1150-1350℃。

本发明的键合铜线的制备方法，所述步骤c中均匀化退火的温度为1020-1050℃，退火时间为10-36小时。

本发明的键合铜线的制备方法，在所述步骤d中，将合金铸锭热挤压为5-8mm的杆，对所述杆采用环状水幕的方式在线冷却。

本发明的键合铜线的制备方法，所述步骤d中热挤压的温度为700-980℃。

本发明的键合铜线的制备方法，所述步骤e中去应力退火温度为200-750℃，退火时间为0.8-3小时，所述冷却速度不高于80℃/min。