專利名稱：一種鍍鈀鍍銀的雙鍍層鍵合銅絲的制作方法
一種鍍鈀鍍銀的雙鍍層鍵合銅絲技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路芯片封裝領(lǐng)域，具體來說涉及一種半導(dǎo)體集成電路芯片鍵合用雙鍍層銅絲。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路制造完成后所得的芯片雖然已經(jīng)具有特定的功能，但是要實(shí)現(xiàn)該功能，必須通過與外部電子元件的連接。而半導(dǎo)體集成電路芯片需要經(jīng)過與封裝體的鍵合工序，最終得到芯片封裝，如此才能通過封裝的引腳與外部電子元件連接。在芯片與封裝體的鍵合工藝中，都通過鍵合線將芯片上的焊盤與封裝體的引腳進(jìn)行電連接。所以鍵合線是實(shí)現(xiàn)芯片功能必不可少的材料。現(xiàn)有技術(shù)中，因?yàn)榧兘鸬膶?dǎo)電性能優(yōu)異，鍵合線多由純金制成。但隨著黃金資源的日益稀缺、價(jià)格持續(xù)攀升，封裝成本大幅上升。為此業(yè)內(nèi)技術(shù)人員研發(fā)出鍍金銅絲產(chǎn)品來替代金絲的產(chǎn)品。該鍍金銅絲是通過在銅芯上鍍金來形成，這種產(chǎn)品兼顧了金的優(yōu)異導(dǎo)電性能，而且采用銅來作為芯體，從而可以減少金的用量，節(jié)約了成本。然而，鍍金鍵合銅絲雖然價(jià)格低廉，且在拉伸、剪切強(qiáng)度和延展等方面的性能優(yōu)于金絲，但隨著芯片行業(yè)的快速小型化、多引腳高密度化，鍍金鍵合銅絲越來越無法滿足需求。這是因?yàn)殂~的導(dǎo)電性能雖然良好，但相對(duì)于金來說，其電阻率較高，這導(dǎo)致其在體積非常小的芯片封裝中所產(chǎn)生的熱量無法忽視。因而有必要研究一種即經(jīng)濟(jì)又性能優(yōu)異的替代鍵合絲。
并且，中國授權(quán)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于采用價(jià)格相對(duì)低廉的鈀作為鍍層，因此相對(duì)于鍍金鍵合銅絲來說，其制造成本以及應(yīng)用成本相對(duì)更低，但是這種鍍鈀鍵合銅絲由于采用金屬鈀作為鍍層，因此相對(duì)于鍍金鍵合銅絲來說，其導(dǎo)電性能存在不足。中國授權(quán)實(shí)用新型專利CN201788710U公開了一種高導(dǎo)光亮復(fù)合鍍銀銅絲，其采用金屬銀作為銅絲的鍍層，由于銀的優(yōu)良導(dǎo)電性能以及其相對(duì)適中的價(jià)格，因此其能在一定范圍內(nèi)取代 鍍金和鍍鈀鍵合銅絲。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
發(fā)明內(nèi)容
: 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有雙鍍層的鍵合銅絲，以克服現(xiàn)有鍍金鍵合銅絲生產(chǎn)成本高、鍍銀鍵合銅絲延展性能不好的缺陷。
本發(fā)明提出的雙鍍層鍵合銅絲具有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)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(dǎo)電層，在純鈀導(dǎo)電層的表面鍍有純銀導(dǎo)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于99.9995%,以所述雙鍍層鍵合銅絲為100重量份，即100wt9U+，其中銅芯中純銅的含量為91.2 92.8wt%，微量元素總體含量為lwt%，純鈀導(dǎo)電層的含量為3.3^4.2wt %，純銀導(dǎo)電層的含量為2 4.5wt %。
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，所述純鈀的純度大于99.99%，所述純銀的純度大于99.99%。


:
圖1為本發(fā)明提出的雙鍍層結(jié)構(gòu)的鍵合銅絲。
具體實(shí)施方式
:
下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明提出的雙鍍層鍵合銅絲進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例 如圖1所示，本發(fā)明提出的雙鍍層鍵合銅絲包括銅芯1、鍍鈀層2、鍍銀層3。其中，銅芯I為采用純度大于99.9995%的高純銅為原料，通過添加錫、鎂和鋁進(jìn)行單晶熔煉而成；鍍鈀層2采用純度大于99.99%的金屬鈀，通過電鍍工藝將其鍍?cè)阢~芯的表面上；鍍銀層3采用純度大于99.99%的金屬銀，通過電鍍工藝將其電鍍?cè)阱冣Z層2的表面上。其中，以最終制得的含有鍍鈀層和鍍銀層的雙鍍層鍵合銅絲為100重量份計(jì)，即100被％計(jì)，銅芯中純銅的含量為91.2^92.8wt%，純鈀導(dǎo)電層的含量為3.3^4.2wt %、純銀導(dǎo)電層的含量為2 4.5wt%，錫的含量為0.5wt%、鎂的含量為0.3wt%、鋁的含量為0.2wt%。下面介紹制造本發(fā)明雙鍍層鍵合銅絲的具體工藝方法，該方法以先后次序依次包括如下步驟:
(1)以最終制得的含有鍍鈀層和鍍銀層的雙鍍層鍵合銅絲為100重量份計(jì)，即100wt%計(jì)，將91.2^92.8wt%的純度大于99.9995%的高純銅置入熔煉爐熔化，并加入0.5wt%的錫、
0.3wt%的鎂、0.2wt%的鋁，經(jīng)過單晶熔煉拉伸成銅芯，銅芯的直徑大約為8mm，并且該銅芯的縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個(gè)；
(2)將所述銅芯進(jìn)行粗拔以制得直徑大約為3-4mm的銅絲后，對(duì)所述銅絲進(jìn)行退火，退火溫度大約為450-500攝氏度，退火時(shí)間大約為20-60分鐘，退火后進(jìn)行水冷；
(3)電鍍純鈀導(dǎo)電層:在退火后銅芯表面上電鍍3.3^4.2wt%的純鈀，以形成純鈀導(dǎo)電層，所述純鈀的純度大于99.99% ；
(4)第一次精拔:將完成步驟(3)的電鍍有純鈀導(dǎo)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(duì)完成步驟(4)的鍍鈀銅絲進(jìn)行熱退火，其中熱退火溫度大約為450-500攝氏度，時(shí)間大約為20-60分鐘；
(6)電鍍純銀導(dǎo)電層:在鍍鈀銅絲的表面上電鍍2 4.5wt%的純銀，以形成純銀導(dǎo)電層，所述純銀的純度大于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(duì)完成步驟(6)的雙鍍層鍵合銅絲進(jìn)行熱退火，其中熱退火溫度大約為450-500攝氏度，時(shí)間大約為20-60分鐘；
(9)清洗:對(duì)完成步驟(7)的雙鍍層鍵合銅絲進(jìn)行表面清洗，采用酸性溶液先對(duì)其進(jìn)行一次清洗，然后采用去離子水進(jìn)行二次清洗；
(10)將清洗干凈的鍍銀鍵合銅絲烘干。其中，步驟(4)中優(yōu)選的直徑大小為1.5mm，步驟(5)和(8)中優(yōu)選的熱退火溫度大約為480攝氏度，時(shí)間大約為30分鐘。本發(fā)明提出的雙鍍層鍵合銅絲由于采用先鍍鈀后鍍銀的雙鍍層結(jié)構(gòu)，因此其兼具了優(yōu)良的延展性和優(yōu)異的導(dǎo)電性。并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(xì)，避免了一次拉拔工藝中，由于從較大直徑(如本發(fā)明的8mm) —次拉拔成微細(xì)直徑(如本發(fā)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(chǎn)過程中不必要的損耗。
以上實(shí)施方式已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，但上述實(shí)施方式并非為了限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的 保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種雙鍍層鍵合銅絲，其特征在于: 所述銅絲具有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)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(dǎo)電層，在純鈀導(dǎo)電層的表面鍍有純銀導(dǎo)電層；其中所述微量金屬元素為錫、鎂和鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特征在于: 所述高純銅的純度大于99.9995%,以所述雙鍍層鍵合銅絲為100重量份，即100wt%計(jì)，其中銅芯中純銅的含量為91.2、2.8wt%，微量元素總體含量為lwt%，純鈀導(dǎo)電層的含量為3.3 4.2wt%，純銀導(dǎo)電層的含量為2 4.5wt%。
3.如權(quán)利要求1-2任意之一所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特征在于: 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(quán)利要 求1-3任意之一所述的雙鍍層鍵合銅絲，其特征在于: 所述純鈀的純度大于99.99%，所述純銀的純度大于99.99%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙鍍層鍵合銅絲，所述銅絲具有三層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)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(dǎo)電層，在純鈀導(dǎo)電層的表面鍍有純銀導(dǎo)電層；其中所述微量金屬元素為錫、鎂和鋁。
文檔編號(hào)C25D7/06GK103219311SQ20131006525
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者呂燕翔, 居勤坤, 史仁龍, 萬傳友, 彭芳美, 周國忠 申請(qǐng)人:溧陽市虹翔機(jī)械制造有限公司