[发明专利]一种铜微合金键合线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用在微电子封装中的键合线，具体是一种铜微合金键合线。

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，高端半导体封装要求用更细、强度更高的键合线进行窄间距、长距离的引线键合，半导体封装企业对键合线提出了弧度到时更低，弧长更长，直径更细，高温性能等越来越高的要求，同时要求降低键合线的成本。

目前市面上高端封装大部分采用键合金线进行封装。键合铜线具有比键合金线更优异的导热、导电性能，断裂负荷及刚性更强，在封装过程中可以得到更优异的焊接球和较低的弧线，金属间化合物(IMC)生长缓慢，与基底结合稳定牢固，成本低，但铜线极易氧化，长期使用会降低元器件的可靠性。

目前市面上用来解决键合铜线氧化问题主要是在铜线表面镀银，利用镀银层来隔绝铜与空气的接触，降低铜线的氧化速度。但在烧球键合过程中，由于银与铜分别以单独金属存在，银与铜的再结晶温度不同，容易发生歪球等不良现象；且银的硬度高，键合时易对芯片造成伤害，导致弹坑和开裂；且铜镀银工艺有污染，加工工艺复杂，因此，研究一种新型的性能阶于纯铜线与镀银铜线之间的铜微合金键合线相当有必要，具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜微合金键合线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铜微合金键合线，包括银、稀土元素和高纯铜，所述银和稀土元素的重量之和占总重量的0.1％，其余均为高纯铜。

作为本发明进一步的方案：高纯铜的纯度不低于99.9999％，银和稀土元素的纯度均不低于99.999％。

所述铜微合金键合线的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，称取原料：称取纯度99.9999％以上的高纯铜、纯度99.999％以上的高纯银和纯度99.999％以上的稀土元素；

步骤二，制备合金：将部分高纯铜和稀土元素制成合金；

步骤三，熔铸：采用真空熔炼和连续定向拉铸工艺，将剩余高纯铜、合金以及高纯银熔铸成6mm合金棒；

步骤四，拉丝：采用单模和多模拉丝工艺，使用带连续退火的拉丝设备，将6mm合金棒拉制成我们需要的成品直径；

步骤五，退火：根据技术要求，对线材进行退火处理，利用合理的退火温度和时间，得到我们需要的机械性能；

步骤六，复绕：根据客户要求，将线材复绕成一定长度一轴的成品线。

作为本发明进一步的方案：步骤二中制备合金采用真空度不大于1*10^-3pa的中频真空熔炼炉，在1200-1600℃下精炼20-30分钟。

作为本发明进一步的方案：步骤三中熔铸采用真空度不大于1*10^-3pa的中频真空熔炼炉，在1200-1300℃下精炼20-30分钟。

作为本发明进一步的方案：步骤五中退火温度为350-450℃并且采用氮气保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的铜微合金键合线强度高，导电和导热性能好，抗氧化和耐腐蚀性能好，而且本产品具有更好的成球性能和更好的键合性能。

附图说明

图1为铜微合金键合线的生产流程图。

图2为铜微合金键合线与纯铜线和镀钯铜线的抗氧化性能对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种直径为20μm的铜微合金键合线，包括银、稀土元素和高纯铜，组成键合线的金属重量百分比为：银加稀土元素为0.1％，余量为纯度99.9999％以上的高纯铜。

该铜微合金键合线的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，称取原料：称取纯度99.9999％以上的高纯铜、纯度99.999％以上的高纯银和纯度99.999％以上的稀土元素；

步骤二，制备合金：在真空度不大于1*10^-3pa的中频真空熔炼炉中，在1200℃下精炼25分钟，将部分高纯铜和稀土元素制成铜的质量分数为99％的合金，在高纯铜中加入稀土元素，可以提高高纯铜的室温与高温机械性能，并对铜金属起到精炼作用，保证合金的均匀性和抗氧化性，保证了铜的高纯度；