一種表面鍍鈀鍵合銅絲的製作方法

2023-05-12 22:37:36 1

專利名稱：一種表面鍍鈀鍵合銅絲的製作方法
技術領域：
本發明涉及鍵合絲，特別是涉及一種表面鍍鈀鍵合銅絲。
背景技術：
中國專利CN100359657C公告了一種《鍵合線和使用該鍵合線的集成電路裝置》， 這種鍵合線包含銅作為主要材料的芯材，在所述芯材上形成的包含除銅之外金屬的異種金 屬層和一覆層，所述覆層包含具有熔點高於銅的熔點的抗氧化金屬並且在所述異種金屬層 上形成。所述鍵合線可以形成在球直徑的寬範圍上具有真正圓形的球，並且可以使用鍍敷 技術製造而不會使鍍液劣化，且所述覆層到所述芯材的粘合性良好。但是，在後續的壓力加 工過程中不能保證鍍層的完整性，在拉伸時直徑達到0. 05mm時，鍍層被破壞，而且，在銅芯 材和鈀層之間不做預鍍金層時，電鍍液很快會因銅在電鍍液中溶解而變質，進而影響電鍍 質量。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種表面鍍鈀鍵合 銅絲。本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決。這種表面鍍鈀鍵合銅絲，包括銅為主組分的銅芯材，以及在所述銅芯材上鍍覆形 成的鈀層。這種表面鍍鈀鍵合銅絲的特點是由銅為主組分的銅芯材添加改善延伸性能的微量金屬，經過單晶熔煉拉伸成銅合 金芯線並在表面鍍鈀後再超細拉伸為表面鍍鈀鍵合銅絲。本發明的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決。所述主組分的銅芯材是純度至少為99. 9980%的高純銅合金材料。所述改善延伸性能的微量金屬及其與主組分的銅芯材的重量百萬分比(parts per million，縮略詞為ppm)分別如下鈣3 5ppm;鎂1 3ppm;鋁2 4ppm;錫1 3ppm。所述單晶熔煉拉伸成的銅合金芯線具有純單晶體結構，添加改善 延伸性能的微量金屬，可以明顯提高單晶銅合金芯線的延伸性能。在後續的超細拉伸過程 中不必進行中問退火就具有較好的最終塑性變形能力，在經過帶惰性氣體保護的動態在線 退火後延伸率可達12%以上，其中直徑為Φ23 μ m以下的超細鍵合銅絲的延伸率至少為 11%,有利於焊接鍵合時充分變形，提高線弧剛性和高度，提高拉斷力及可靠性。所述鍍覆形成的鈀層，是在真空鍍膜設備中進行動態連續磁控濺射真空鍍膜形成 的鈀層。
所述真空鍍膜設備的真空度為ICT1 10Pa。所述真空鍍膜設備的陰極靶材為金和鈀中的一種。可以使濺鍍率達到0. 1 1.0 μ m/min，其鍍覆鈀層附著力遠大於化學觸擊電鍍的鍍層，在後續拉伸變形時變形一致， 表面均勻，緻密完整。本發明的技術問題通過以下再進一步的技術方案予以解決。優選的是，所述主組分的銅芯材原料是6N銅(Six Nines Coppe = 99. 9999% )， 即純度為99. 9999%的高純銅。所述單晶熔煉後拉伸的銅合金芯線的直徑為Φ0. 05 0. 25mm,屬於超細芯材。所述鍍覆形成的鈀層厚度為0. 1 3.0 μ m。所述超細拉伸為表面鍍鈀鍵合銅絲的最終成品直徑為Φ 18 50 μ m。本發明與現有技術對比的有益效果是本發明的表面鍍鈀鍵合銅絲在後續的超細拉伸過程中不必進行中間退火就具有 較好的最終塑性變形能力，其延伸率至少為11%，鍍鈀層在壓力加工過程中變形一致，表面 均勻，緻密完整，尤其是有利於焊接鍵合時充分變形，提高拉斷力及可靠性，而且，產品成本 可以控制在6元/百米左右，性價比高。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進行說明。一種表面鍍鈀鍵合銅絲，包括銅為主組分的銅芯材，以及在銅芯材上鍍覆形成的 鈀層。由銅為主組分的銅芯材添加改善延伸性能的微量金屬，經過單晶熔煉拉伸成的銅芯 線並在表面鍍鈀後再超細拉伸為表面鍍鈀鍵合銅絲。主組分的銅芯材是純度為99. 9988%的高純銅合金材料，選取6N高純銅原料，添 加5ppm的鈣、2. 3ppm的鎂、3ppm的鋁和2. Sppm的錫進行單晶熔煉，經化學分析其組分的重 量百萬分比分別如下銅99998.00Χ1(Γ鐵0. 05 XlO-矽 0. 05 XlO-0.08Χ1(Γ硫0. OlXKT6
銀ο. ιοχ (Γ砷ο. Oixicr鈹0. 03 XlO-
0035]其它0. 12X10"改善延伸性能的微量金屬及其與主組分的銅芯材的重量百萬分比分別如下 丐4. 20 XlCT6鎂2· οοχ (Γ招2. 80 XlO-錫2. 60 XlCT6單晶熔煉拉伸而成的直徑為Φ0. IOmm的單晶銅合金芯線卷繞在不鏽鋼捲軸上，傳送至真空鍍膜設備中進行動態連續磁控真空濺射，在單晶銅絲表面鍍覆形成厚度為0. 36 μ m的鈀層。真空鍍膜設備的真空度為ICT1 10Pa，陰極靶材為5N的高純鈀塊，尺寸為 600mm X 150mm X 5mm (長 X 寬 X 高)。將表面鍍鈀的銅合金芯線進行超細拉伸，獲得最終直徑為Φ20 μ m的表面鍍鈀鍵 合銅絲成品。鍍層表面檢查採用80 100倍的金相顯微鏡，結果如下表面的鈀鍍層均勻光亮，緻密完整，無裂痕、起皮、脫落。將表面鍍鈀鍵合銅絲進行動態連續退火，退火溫度為468士0. 5°C，四溫區控制，溫 區總長度1200mm，退火速度lm/sec。退火後力學性能測試採用拉力測試儀，結果如下拉斷力7. 62g(標準值為5g)；延伸率13· 46% (標準值為10 14% )；抗拉強度240MPa(標準值為至少210MPa)；燒球後的球硬度(HvO. 002) 48 ；線硬度(HvO.01) 98 ；電阻率1. 72 μ Ω Xcm ；熔斷電流0. 98Α (弧長3mm)；成球特性球形完美(5N氮氣燒球保護下，球徑40 μ m)。焊線試驗採用型號為ASM EAGLE60的焊線機，焊線產品代號為S0P16，結果如下第一焊點完全正常，無明顯金屬鋁層擠出，無彈坑出現；第二焊點魚尾形狀完全打開，貌似金線，拉力正常；焊線拉力和球推力測試，結果如下焊線拉力8 9g (標準值為至少5g)；球推力31 36g(標準值為至少20g)；推球試驗後，晶片表面有足夠的殘留。以上多項測試結果表明本具體實施方式
的表面鍍鈀鍵合銅絲能夠滿足現代封裝 的高端鍵合要求。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當 視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。
權利要求
1.一種表面鍍鈀鍵合銅絲，包括銅為主組分的銅芯材，以及在所述銅芯材上鍍覆形成 的鈀層，其特徵在於由銅為主組分的銅芯材添加改善延伸性能的微量金屬，經過單晶熔煉拉伸成銅合金芯 線並在表面鍍鈀後再超細拉伸為鍵合銅絲。
2.如權利要求1所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於 所述主組分的銅芯材是純度至少為99. 9980%的高純銅合金材料。
3.如權利要求1或2所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於所述主組分的銅芯材原料是6N銅(Six Nines Coppe = 99. 9999 % )，即純度為 99. 9999%的高純銅。
4.如權利要求3所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於所述改善延伸性能的微量金屬及其與主組分的銅芯材的重量百萬分比(parts per million，縮略詞為ppm)分別如下鈣3 -心 5ppm鎂1 -心 3ppm鋁2 -心 4ppm錫1 -心 3ppm0
5.如權利要求4所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於所述鍍覆形成的鈀層，是在真空鍍膜設備中進行動態連續磁控濺射真空鍍膜形成的鈀層。
6.如權利要求5所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於 所述真空鍍膜設備的真空度為KT1 lOI^a。
7.如權利要求6所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於 所述真空鍍膜設備的陰極靶材為金和鈀中的一種。
8.如權利要求7所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於所述單晶熔煉後拉伸的銅合金芯線的直徑為Φ0. 05 0. 25mm。
9.如權利要求8所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於 所述鍍覆形成的鈀層厚度為0. 1 3. 0 μ m。
10.如權利要求9所述的表面鍍鈀鍵合銅絲，其特徵在於所述超細拉伸為表面鍍鈀鍵合銅絲的最終成品直徑為Φ 18 50 μ m。
全文摘要
本發明公開了一種表面鍍鈀鍵合銅絲，包括銅為主組分的銅芯材，以及在所述銅芯材上鍍覆形成的鈀層，其特徵在於由銅為主組分的銅芯材添加改善延伸性能的微量金屬，經過單晶熔煉拉伸成銅合金芯線並在表面鍍鈀後再超細拉伸為表面鍍鈀鍵合銅絲。本發明與現有技術對比的有益效果是本發明的表面鍍鈀鍵合銅絲在後續的超細拉伸過程中不必進行中間退火就具有較好的最終塑性變形能力，其延伸率至少為11％，鍍鈀層在壓力加工過程中變形一致，表面均勻，緻密完整，尤其是有利於焊接鍵合時充分變形，提高拉斷力及可靠性，而且，產品成本可以控制在6元/百米左右，性價比高。
文檔編號C22C9/00GK102130067SQ20101062071
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者房躍波 申請人:四川威納爾特種電子材料有限公司