[发明专利]一种键合铜银合金线及其制备方法，应用

说明书

本发明公开了一种键合铜银合金线及其制备方法，应用，键合铜银合金线由铜银合金制得，铜银合金包括以下质量百分数的组分：银0.05‑5%、过渡金属元素20‑199ppm、余量为铜；以铜为主要原料，以银为辅料，以过渡金属元素改性，细化晶粒，增强合金致密性，提高抗氧化性能。

技术领域

本发明属于半导体封装领域，具体涉及一种键合铜银合金线及其制备方法，应用。

背景技术

在半导体封装领域，引线键合是很重要的一道工序，它是将芯片和外部的引脚进行连接的重要技术。键合效果的好坏直接影响集成，随着微电子封装技术的发展，半导体芯片逐步向高度集成化、微型化的方向发展，信号传输密度和安全可靠性的要求越来越高，对键合材料的综合性能也提出了更高的要求，例如高导电率、高延伸率，线径更细等。

键合引线主要有键合金线、键合银线、键合铜线以及键合铝线以及在其基础上通过微合金化、复合和表面处理等措施形成的系列产品，其中，铜丝与金丝相比具有明显的优势，采用铜丝键合不但可以大大降低器件制造成本，提高竞争优势，而且铜键合丝优良的材料性能也加速了在电子封装业的应用。

键合铜线虽然具有以上优点，但也存在一些较为显著的缺点：（1）易氧化：铜表面在室温下很容易被氧化，使得铜线对生产和使用条件的要求极为苛刻；

（2）强度低：现有铜材抗拉强度较低，生产过程断线率高，难以加工成更小尺寸的键合引线，无法满足高速、高密度、叠层封装的要求；

（3）耐热性差：现有键合铜线再结晶温度约200℃。引线熔化成球的晶粒尺寸更大，热影响区（HAZ）更长，在功率循环过程中引线断裂失效的风险增大，即芯片可靠性降低。

发明内容

针对现有的键合铜线存在的上述问题，本发明提供一种键合铜银合金线。

本发明采用以下技术方案：一种键合铜银合金线，由铜银合金制得，铜银合金包括以下质量百分数的组分：银0.05-5%、过渡金属元素20-199ppm、余量为铜。

进一步限定，所述过渡金属元素包括以下质量百分数的组分：锆10-99ppm、镧5-50ppm以及钇5-50ppm。

进一步限定，所述铜和银的纯度均≥99.999wt%，所述锆的纯度≥99.99wt%，所述镧和钇的纯度均≥99.95wt%。

进一步限定，包括所述由铜银合金制得，铜银合金包括以下质量百分数的组分：银1.0%、锆30ppm、镧10ppm、锆5ppm、余量铜。

本发明的有益效果：以铜为主要原料，以银为辅料，以过渡金属元素改性，细化晶粒，增强合金致密性，提高抗氧化性能。

本发明还提供了一种键合铜银合金线的制备方法，包括以下步骤：

制备铜合金铸锭：将铜、银、锆、镧以及钇混合均匀后在真空条件下加热升温熔化，1200-1300℃精炼25-40min，随后机械搅拌20min，降温至1100-1150℃，浇铸成锭，得到铜合金铸锭；

连续铸造：将铜合金铸锭在1.5-3kPa的无氧环境下加热熔化，保温精炼、脱气后，连续铸造成直径为8.9-9.1mm的铜合金棒材；

均匀化热处理和时效热处理：将铜合金棒材在无氧环境下以12-17℃/min的升温速率升温至700-800℃，保温2-4h后以8-15℃/min的降温速率降温至400-550℃，保温5-15h后冷却至室温；

拉拔加工：将冷却后的铜合金棒材反复多次拉拔得到直径为10-50μm的键合铜银合金丝；

在惰性气体氛围下对键合铜银合金丝进行退火处理即得到所述键合铜银合金线。

进一步限定，退火处理过程中退火速率为1-3m/s。