[发明专利]一种单晶铜键合线的制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶铜键合线的制备方法，包括如下步骤：将多晶铜棒通过挤压处理制得多晶铜细棒；将多晶铜细棒经过多道次拉拔，制得多晶铜细线；将多晶铜细线进行退火处理，制得单晶铜键合线。以多晶铜坯料为初始原料，摒弃以昂贵的单晶铜棒材为原料的限制，操作简单、成本低。

技术领域

本发明涉及一种电子封装键合线的制备方法，特别涉及一种单晶铜键合线的新型制备方法。

背景技术

键合线(bonding wire)作为电子封装用内引线，是集成电路和半导体分立器件在制造过程中必不可少的基础材料之一，是连接硅片电极与引线框架的外部引出端子的桥梁，起到传递芯片电信号，散发芯片内部热量的作用。键合线的重要功能决定了用作键合线的材料需要具备良好的电导率、热导率，较好的机械性能以及化学稳定性等。目前，常用的键合线有金丝，铜丝，铝丝以及合金丝等。其中，相比于金丝，铜键合丝价格低廉，其仅为金线价格的20％-40％，但铜键合丝却具备更高的电阻率和热导率(仅次于银丝)。此外，在焊接过程中，铜不易与铝形成金属间化合物，可靠性也较高。因此铜丝是替代金丝成为半导体封装引线的重要材料。

近年来，随着半导体电子工业的发展正朝着芯片密度更高，价格更低，功耗更小的方向发展，寻求成本低，性能好的新一代铜键合线成为电子封装产业的重要目标。单晶铜键合线由于没有多晶晶界，可有效进一步降低电子与声子散射，相比多晶铜键合线具备更出色的电导性能和散热性能，将成为未来电子封装领域的主流产品。目前，单晶铜键合线是通常以较昂贵的连铸的单晶铜棒作为初始原料，经过多道次的拉拔而成。但在拉制过程中，通常伴随着严重的加工硬化与缺陷的产生，从而影响单晶铜线的电学与机械性能。而且，在拉制铜线过程中，需要在高于铜熔点(1085℃)以上进行熔炼，连铸，成型，工艺较为复杂，因此成本较高，难以实现大规模制造。因此，寻求一种低成本制备高性能的单晶铜键合线制备技术具有重要意义。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种新型单晶铜键合线的制备方法，以多晶棒材为初始原料，摒弃以昂贵的单晶棒材为原料的限制，操作较为简单，成本也较低。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

本发明所涉及的一种单晶铜键合线的制备方法，包括如下步骤：

将多晶铜棒通过挤压处理制得多晶铜细棒；

将多晶铜细棒经过多道次拉拔，制得多晶铜细线；

将多晶铜细线进行退火处理，制得单晶铜键合线。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：包括如下步骤：

(1)将无氧铜坯料酸洗之后进行热处理，得到等轴晶粒的多晶铜；

(2)将上一步骤所制备的待轴晶粒多晶铜挤压成型，制得多晶铜棒；

(3)将上一步骤所制备的多晶铜棒挤压成型，制得多晶铜细棒；

(4)将上一步骤所制备的多晶铜细棒通过拉丝机，拉丝制成多晶铜线；

(5)将上一步骤所制备的多晶铜线预热，并通过拉丝机，拉丝制成多晶铜细线；

(6)将上一步骤所制备的多晶铜细线进行酸洗、退火处理；退火处理之后再进行冷水淬火、酸洗抛光，制得成品单晶铜键合线。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤(1)中，所述多晶铜坯料的纯度为99.999％；

步骤(2)中，所述多晶铜坯料拉拔挤压温度为800℃，用45号机油加25％片状石墨作为润滑剂，流出模孔速度控制在35/m·min^-1，获得多晶粗铜棒直径为8mm。