[发明专利]具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝及其制造方法

说明书

一种具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金包覆层；所述芯线按重量计含有Ag 10‑30%，Al 5‑10%，Cu 2‑200 ppm，余量为金；所述金包覆层的厚度为20‑200nm。本发明还提供上述具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝的一种制造方法。本发明的金银铝铜合金复合键合丝打线作业窗口（window）较大，可提升线材在焊点B点的强度，有效改善线材的抗老化能力与抗氧化能力，且成本较低。

技术领域

本发明涉及IC、LED封装用的键合丝，具体涉及一种具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝及其制造方法。

背景技术

键合丝（bonding wire，又称键合线）是连接芯片与外部封装基板（substrate）和/或多层线路板（PCB）的主要连接方式。

传统的由纯金材质制成的金键合丝，其具备优异的化学稳定性和导电导热性能，因而被广泛用作IC内引线。但随着国际金价的不断上涨， 金键合丝的价格也一路攀升，导致终端产品的成本过高，不利于企业提高竞争力。除此之外，金键合丝的抗拉强度较低，延伸率不容易控制。以上两方面因素成为阻碍金键合丝应用与发展的瓶颈。

为降低成本，不断涌现出各种键合丝，如银合金丝、金合金丝以及镀金银合金键合丝等等，其价格相对较低，也能满足不同客户的不同需求；但对于高端的LED，对产品的接合性及信赖性要求较高，常规的银合金以及镀金银合金丝因银的氧化，会出现键合氧化、银离子电位迁移、焊点共晶不好等缺陷，在可靠度性能方面也达不到客户的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝以及这种金银铝铜合金复合键合丝的制造方法，这种金银铝铜合金复合键合丝打线作业窗口（window）较大，可提升线材在焊点B点的强度，有效改善线材的抗老化能力与抗氧化能力。采用的技术方案如下：

一种具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金包覆层；所述芯线按重量计含有Ag 10-30%，Al 5-10%，Cu 2-200 ppm，余量为金；所述金包覆层的厚度为20-200nm。

本发明的金合金复合键合丝中，芯线中的银（Ag）和金能充分固溶，起到固溶强化的作用，提高线材的抗拉强度；铝（Al）有高温介金属稳定性,可提升线材在焊点B点的强度,有效改善线材的抗老化能力与抗氧化能力；同时，铜（Cu）的微量添加有助打线作业窗口（window）的提升，提升机台适应能力。在芯线表面设置金包覆层，可有效发挥金的特性，进一步起到抗氧化和抗硫化作用；而且，由于线材表面包覆有金层，可有效提升线材与芯片及基板的接合能力，有效提升可靠度性能。相对于纯金键合丝而言，本发明的金银铝铜合金复合键合丝用于IC、LED 封装中，能降低成本并改善纯金线抗拉强度不足的问题。

优选上述金包覆层成分是纯度为99%（2N）-99.99%（4N）的金。

本发明还提供上述具有金包覆层的金银铝铜合金复合键合丝的一种制造方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）熔铸：按比例将Ag、Al和Cu加入到金原料中，经过真空熔炼和定向连续引铸工艺，获得直径为6-8毫米的芯线线材；

（2）拉丝：对步骤（1）得到的芯线线材进行拉丝，获得直径为50-280um的键合丝芯线；

（3）采用电镀工艺在步骤（2）获得的键合丝芯线表面上包覆金镀层，金镀层的厚度为150-500nm；

（4）对步骤（3）得到的包覆有金镀层的键合丝芯线继续进行拉丝，获得直径为15-40 um的金银铝铜合金复合键合丝，并使金镀层的厚度减小至20-200nm；