[发明专利]一种铜银合金键合丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主要用在微电子封装工序中的合金键合丝，具体涉及一种铜银合 金键合丝。本发明还涉及所述铜银合金键合丝的制备方法。

背景技术

随着集成电路及分立器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展，半导体封装要求 用更细的键合丝进行窄间距、长距离的键合，半导体封装企业对键合丝的技术指标提出了 低长弧、耐高温、超细高强等越来越高的要求。同时，为降低键合金丝高成本带来的影响，各 生产厂商加快了对低成本键合丝的研发步伐。

铜丝具有比金丝更优异的导热、导电性能，断裂负荷及刚性更强，在模压和封装过 程中可以得到更优异的球颈强度和较高的弧线稳定性，金属间化合物（IMC）生长缓慢，与基 底间的结合稳定，成本低；但铜丝易氧化，长期使用降低了器件的可靠性。

目前常规用来解决铜丝氧化问题的是制备镀钯铜键合丝，利用镀钯层隔绝铜丝与 空气的接触，降低其氧化速率，但在烧球键合过程中，由于镀钯层与基材铜丝的再结晶温度 不同，容易发生歪球等不良；且镀钯铜丝硬度高，键合时易对芯片造成伤害，导致硅弹坑和 芯片开裂。因此，发明一种可以解决铜丝氧化问题的铜银合金键合丝是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种铜银合金键合丝及其制备方法，所制备的键 合丝强度高，导电、导热性能好；硬度低，抗氧化性好；且具有更好的拉丝加工性能。

解决现本发明的技术问题所采用的技术方案如下：

一种铜银合金键合丝，其特征在于：作为主合金的银含量0.1～5wt%，作为微量合金 的稀土元素含量≤15ppm，余量为作为基底材料的铜。

作为微量合金的稀土元素含量优选为3～15ppm。

所述的铜银合金键合丝的制备方法，其特征在于按照以下步骤制备而成：

1）、原料：选择99.999%以上的原料；或利用提纯工艺，使原料的纯度达到99.999%以上；

2）、合金：将高纯铜和高纯银，或者将高纯铜、银和微量合金元素混合，经过预合金和母 合金，制备合金锭材料；

3）、拉铸：经过真空连续拉铸工艺，将合金锭材料熔铸成铜银合金棒；

4）、拉丝：将铜银合金棒通过拉丝机拉成所需线径的丝线；

5）、退火。

其中步骤2）合金中，合金温度为1100～1600℃，两步真空中频合金，以保证合金的 均匀性和产品稳定性。

其中步骤3）拉铸中，拉铸温度为1080～1300℃，采用连续拉铸方式，以保证后道合 金丝的良好加工性能。

其中步骤5）的退火中，成品线径合金丝的退火温度为450～650℃。

本发明具有以下优点：

第一、键合丝基底材料为高纯铜，强度高，导电、导热性能好；合金主成分为银，硬度低， 抗氧化性好，降低了铜丝的氧化速率；微量合金掺杂，表面偏析钝化，进一步降低铜丝氧化 速率，且细化晶粒，增强了拉丝过程中的加工性能。

第二、铜银合金键合丝强度高，能够很好地适应窄间距、低长弧、耐高温和超细高 强的键合趋势要求。

第三、与镀钯防氧化相比，铜银合金键合丝在使用过程中烧球更均匀，不会因内外 层金属间结晶温度不同导致歪球现象，且硬度低，降低了键合过程中对芯片的损伤，使用性 能更稳定，适用范围更广泛。

附图说明

图1本发明实施例1、实施例2制备的铜银合金键合丝与纯铜丝的抗氧化性能对比 效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：一种直径为20μm（0.8mil）的铜银合金键合丝，组成键合丝的材料各成分 重量百分比为：

主合金Ag（银）用量为0.5%，微量合金Ce（铈）用量为5ppm，余量为基底材料Cu（铜）。

其制备方法包括以下步骤：

第一步，原料：选择达到99.999%以上高纯度的铜、银、铈原料；

第二步，合金：根据合金成分，在1250±5℃下以氮气为保护气体，制备预合金、母合金；

第三步，拉铸：1200±5℃下进行真空连续拉铸工艺，熔铸成直径为8±0.3mm的铜银合 金棒；