一種鍍鈀鍍金的雙鍍層鍵合銅絲的製作方法

2023-11-06 07:12:57 1

專利名稱：一種鍍鈀鍍金的雙鍍層鍵合銅絲的製作方法
一種鍍鈀鍍金的雙鍍層鍵合銅絲技術領域
本發明屬於半導體集成電路晶片封裝領域，具體來說涉及一種半導體集成電路晶片鍵合用雙鍍層銅絲。
背景技術：
半導體集成電路製造完成後所得的晶片雖然已經具有特定的功能，但是要實現該功能，必須通過與外部電子元件的連接。而半導體集成電路晶片需要經過與封裝體的鍵合工序，最終得到晶片封裝，如此才能通過封裝的引腳與外部電子元件連接。在晶片與封裝體的鍵合工藝中，都通過鍵合線將晶片上的焊盤與封裝體的引腳進行電連接。所以鍵合線是實現晶片功能必不可少的材料。現有技術中，中國授權專利CN102130067B公開了一種表面鍍鈀鍵合銅絲，這種鍍鈀鍵合銅絲由於採用價格相對低廉的鈀作為鍍層，因此相對於鍍金鍵合銅絲來說，其製造成本以及應用成本相對更低，但是這種鍍鈀鍵合銅絲由於採用金屬鈀作為鍍層，因此相對於鍍金鍵合銅絲來說，其導電性能存在不足。中國授權實用新型專利CN201788710U公開了一種高導光亮複合鍍銀銅絲，其採用金屬銀作為銅絲的鍍層，由於銀的優良導電性能以及其相對適中的價格，因此其能在一定範圍內取代鍍鈀鍵合銅絲。但是這種鍍銀鍵合銅絲同樣存在不足，例如延展性不好，在加工過程中容易被破壞。
而且，無論是鍍鈀鍵合 銅絲還是鍍銀鍵合銅絲，相對於純金來說，由於鈀或銀的導電性能仍存在不足，例如電阻率較高，這導致其在體積非常小的晶片封裝中所產生的熱量無法忽視。因而有必要研究一種性能優異的替代鍵合絲。發明內容:
本發明要解決的技術問題是提供一種具有雙鍍層的鍵合銅絲，以克服現有鍍鈀或鍍銀鍵合銅絲導電性能較差，並且延展性能不好的缺陷。
本發明提出的雙鍍層鍵合銅絲具有三層結構，最內層為在高純銅中添加了微量金屬元素的銅芯，在該銅芯的表面鍍有純鈀導電層，在純鈀導電層的表面鍍有純金導電層；其中所述微量金屬元素為錫、鎂和鋁。
其中，所述高純銅的純度大於99.9995%,以所述雙鍍層鍵合銅絲為100重量份，即100wt%計，其中銅芯中純銅的含量為92.6 93.8wt%，微量元素總體含量為lwt%，純鈀導電層的含量為2.7 5.4wt%，純金導電層的含量為I 2.5wt%。
其中，所述微量金屬元素的總含量為lwt%，包括0.5wt%的錫、0.3wt%的鎂以及0.2wt% 的鋁。
其中，所述純鈀的純度大於99.99%，所述純金的純度大於99.99%。


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圖1為本發明提出的雙鍍層結構的鍵合銅絲。
具體實施方式
:下面通過具體實施方式
對本發明提出的雙鍍層鍵合銅絲進行詳細說明。實施例如圖1所示，本發明提出的雙鍍層鍵合銅絲包括銅芯1、鍍鈀層2、鍍金層3。其中，銅芯I為採用純度大於99.9995%的高純銅為原料，通過添加錫、鎂和鋁進行單晶熔煉而成；鍍鈀層2採用純度大於99.99%的金屬鈀，通過電鍍工藝將其鍍在銅芯的表面上；鍍金層3採用純度大於99.99%的金屬金，通過電鍍工藝將其電鍍在鍍鈀層2的表面上。其中，以最終製得的含有鍍鈀層和鍍金層的雙鍍層鍵合銅絲為100重量份計，即100被％計，銅芯中純銅的含量為92.6^93.8wt%，純鈀導電層的含量為2.7^5.4wt %、純金導電層的含量為Γ2.5wt%，錫的含量為0.5wt%、鎂的含量為0.3wt%、鋁的含量為0.2wt%。下面介紹製造本發明雙鍍層鍵合銅絲的具體工藝方法，該方法以先後次序依次包括如下步驟:(I)以最終製得的含有鍍鈀層和鍍金層的雙鍍層鍵合銅絲為100重量份計，即100wt%計，將92.6 93.8wt%的純度大於99.9995 %的高純銅置入熔煉爐熔化，並加入
0.5wt%的錫、0.3wt%的鎂、0.2wt%的鋁，經過單晶熔煉拉伸成銅芯，銅芯的直徑大約為8mm，並且該銅芯的縱向和橫向晶粒數均為I個；(2)將所述銅芯進行粗拔以製得直徑大約為3_4mm的銅絲後，對所述銅絲進行退火，退火溫度大約為450-500攝氏度，退火時間大約為20-60分鐘，退火後進行水冷；(3)電鍍純鈀導電層:在退火後銅芯表面上電鍍2.7^5.4wt%的純鈀，以形成純鈀導電層，所述純鈀的純度大於99.99% ；(4)第一次精拔:將完成步驟(3)的電鍍有純鈀導電層的銅絲，精拔成直徑大約為1-2mm的鍍鈕銅絲；(5)第一次熱退火:對完成步驟(4)的鍍鈀銅絲進行熱退火，其中熱退火溫度大約為450-500攝氏度，時間大約為20-60分鐘；(6)電鍍純金導電層:在鍍鈀銅絲的表面上電鍍廣2.5￥〖％的純金，以形成純金導電層，所述純金的純度大於99.99% ；(7)第二次精拔:將完成步驟(5)的銅絲精拔成直徑大約為15-25微米的雙鍍層鍵合銅絲；(8)第二次熱退火:對完成步驟(6)的雙鍍層鍵合銅絲進行熱退火，其中熱退火溫度大約為450-500攝氏度，時間大約為20-60分鐘；(9)清洗:對完成步驟(7)的雙鍍層鍵合銅絲進行表面清洗，採用酸性溶液先對其進行一次清洗，然後採用去離子水進行二次清洗；( 10)將清洗乾淨的鍍金鍵合銅絲烘乾。其中，步驟(4)中優選的直徑大小為1.5mm，步驟(5)和(8)中優選的熱退火溫度大約為480攝氏度，時間大約為30分鐘。本發明提出的雙鍍層鍵合銅絲由於採用先鍍鈀後鍍金的雙鍍層結構，因此其兼具了優良的延展性和優異的導電性。並且通過兩次精拔的工藝，使得在銅絲的拉拔過程中逐漸變細，避免了一次拉拔工藝中，由於從較大直徑(如本發明的8mm) —次拉拔成微細直徑(如本發明的15-25微米)的過程中，容易使得銅絲被拉斷的問題，因此可以減少生產過程中不必要的損耗。
以上實施方式已經對本發明進行了詳細的介紹，但上述實施方式並非為了限定本發明的範圍，本發明的保護範圍由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種雙鍍層鍵合銅絲，其特徵在於: 所述銅絲具有三層結構，最內層為芯體，該芯體由在高純銅中添加了微量金屬元素的銅芯構成，在該銅芯的表面鍍有純鈀導電層，在純鈀導電層的表面鍍有純金導電層；其中所述微量金屬元素為錫、鎂和鋁。
2.如權利要求1所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特徵在於: 其中，所述高純銅的純度大於99.9995%，以所述雙鍍層鍵合銅絲為100重量份，SP100wt9U+，其中銅芯中純銅的含量為92.6 93.8wt%，微量元素總體含量為lwt%，純鈀導電層的含量為2.7 5.4wt%，純金導電層的含量為I 2.5wt%。
3.如權利要求1-2任意之一所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特徵在於: 所述微量金屬元素的總含量為lwt%，包括0.5wt%的錫、0.3wt%的鎂以及0.2wt%的鋁。
4.如權利要求1-3任意之一所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特徵在於: 其中，所述純鈀的純 度大於99.99%，所述純金的純度大於99.99%。
全文摘要
本發明公開了一種雙鍍層鍵合銅絲，所述銅絲具有三層結構，最內層為在高純銅中添加了微量金屬元素的銅芯，在該銅芯的表面鍍有純鈀導電層，在純鈀導電層的表面鍍有純金導電層；其中所述微量金屬元素為錫、鎂和鋁。
文檔編號C25D7/06GK103219312SQ20131006603
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者呂燕翔, 居勤坤, 史仁龍, 萬傳友, 彭芳美, 周國忠 申請人:溧陽市虹翔機械製造有限公司