專利名稱：柔性鍵合銅絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍵合銅絲及其制備方法。
(二) 、背景技術(shù)鍵合絲(Bonding Wires)作為一個(gè)產(chǎn)品族(Product Family)是半導(dǎo)體封裝的關(guān)鍵材料之一，它的功能是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片與引腳的電 連接，起著芯片與外界的電流導(dǎo)入及導(dǎo)出作用。鍵合絲目前主要包括金絲、鋁 絲及銅絲，其中鋁絲僅限于低檔的玩具電路，金絲則占有中高產(chǎn)品，超過總的 80%的份額，而銅絲則是近年來隨著黃金價(jià)格的持續(xù)走高為替代金絲剛發(fā)展的新 產(chǎn)品。銅絲存在易氧化和硬度較大的問題，由于鍵合技術(shù)的改進(jìn)氧化問題基本 得到解決，但因?yàn)橛捕冗^大造成的芯裂是在某種程度上是造成鍵合失效的主要 原因，故現(xiàn)在銅線的大批量應(yīng)用還只限于低檔產(chǎn)品。
(三) 、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種柔性鍵合銅絲 及其制備方法，通過多元合金解決銅絲過硬的問題，同時(shí)大大提高其抗氧化性， 并使其可以真正應(yīng)用于集成電路等高級(jí)封裝中，以部分或全部取代金絲。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
一種柔性鍵合銅絲，其特征在于由以下組分組成Ce 0.001%-0.005%， Pd 0.003%-0.005%， PtO.005%-0.009%,余量為Cu。
所述的柔性鍵合銅絲的制備方法，其特征在于經(jīng)過以下步驟制備而成
1) 、制作預(yù)合金和母合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高
純銅制作預(yù)合金和母合金；
2) 、熔鑄將99.999%的高純銅，加入各種合金，熔鑄成圓棒；
) 、拉絲將金棒通過拉絲機(jī)拉成絲線；4) 、退火;
5) 、機(jī)械性能檢測(cè)檢査產(chǎn)品是否符合要求的強(qiáng)度和延展性；
6) 、繞線將金絲分繞成不同長(zhǎng)度的小軸。
作為連接導(dǎo)線，要求鍵合絲具有良好的導(dǎo)電性能，適宜的硬度和力學(xué)性能， 以保證合適的成球和成弧性能；并要求有好的抗氧化性，通常情況下基本不氧 化，以保證結(jié)合的可靠性。
在導(dǎo)電性方面，銅比金的電阻率都低，導(dǎo)電更好；在力學(xué)性能上，銅的剛 性(強(qiáng)度)比金好，由于以上兩點(diǎn)，可在高密度封裝中用更細(xì)的銅絲代替金絲， 如20um代替25um;但是，銅的抗氧化性不如金，硬度高于金絲，在壓焊過程中 可能造成成球和結(jié)合失效以及芯片開裂，這是存在的主要問題，不過根據(jù)材料 學(xué)原理，這兩點(diǎn)完全可以通過材料技術(shù)來解決，成分、結(jié)構(gòu)和組織的綜合作用 決定了硬度等指標(biāo)，其中化學(xué)成分是基礎(chǔ)，即通過改善銅基材料的配比，可以 完全解決這個(gè)問題。
本發(fā)明的積極效果在于，通過采取多元摻雜合金，加入其他成分，降低銅 的硬度，特別是成球硬度，減少對(duì)芯片的沖擊力和破壞，降低鍵合能量，阻止 了界面氧化物和裂紋的產(chǎn)生，保持其結(jié)合性能的穩(wěn)定，從而提高了結(jié)合性能、 導(dǎo)電性和抗氧化性；并通過控制熔鑄、加工、熱處理?xiàng)l件，進(jìn)一步優(yōu)化組織結(jié) 構(gòu)，保證得到合適的機(jī)械性能，能夠滿足不同的需要。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖
和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例一
原料配比Ce 0.001%, Pd 0.005%， Pt 0.005%，以01配至100%。 制備方法 .1) 、合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高純銅制作預(yù)合金
和母合金。
2) 、熔鑄根據(jù)不同型號(hào)及客戶的要求將99.999%的高純銅，加入各種合 金，熔鑄成圓棒，并通過調(diào)整拉鑄的速度、加熱和冷卻的溫度等參數(shù)，以得到 晶體尺寸合適、結(jié)構(gòu)均勻的棒材；
3) 、拉絲將金棒通過拉絲機(jī)拉成不同直徑的絲線，選擇合適的加工變形， 防止回復(fù)和再結(jié)晶軟化。
4) 、退火根據(jù)客戶的不同要求，設(shè)定不同的退火參數(shù)，消除應(yīng)力，選擇 再結(jié)晶區(qū)域，并得到滿足要求的機(jī)械性能；并通過氮?dú)浔Ｗo(hù)，以防止和減少氧 化。
5) 、機(jī)械性能檢測(cè)檢査產(chǎn)品是否符合要求的強(qiáng)度和延展性；
6) 、繞線根據(jù)客戶的不同要求將絲線分繞成不同長(zhǎng)度的小軸；
7) 、最終檢驗(yàn)表面、直徑、放線、應(yīng)力、機(jī)械性能、長(zhǎng)度等檢測(cè)。 實(shí)施例二
原料配比Ce 0.005%, Pd 0.003%， Pt 0.009%，以Cu配至1000/。。
制備方法同實(shí)施例一。 實(shí)施例三
原料配比Ce 0.003%, Pd 0.004%, Pt 0.007%,以01配至100%。
制備方法同實(shí)施例一。
對(duì)實(shí)施例三成品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表l、表2。
由表1可知，本發(fā)明的合金絲拉伸強(qiáng)度高于普通銅絲，接近金鍵合絲；本發(fā) 明的合金絲球硬度低于普通銅絲，接近金鍵合絲。
由表2可知，本發(fā)明合金絲的各項(xiàng)機(jī)械性能，明顯優(yōu)于普通銅絲，能夠滿足集成電路等高級(jí)封裝的鍵合要求。 表1主要性能對(duì)比
抗拉強(qiáng)度TS/5%N/mm2球硬度HV
金絲4N200-30040-65
普通銅絲250-35070-75
本發(fā)明柔性銅絲280-28559—62
表2機(jī)械性能參數(shù)
直徑(Uffl)斷裂負(fù);荷(g)延伸率(％)普通銅絲(4N)柔性銅絲普通銅絲(4N)柔性銅絲
184-53.8-4.12-52.8-5.6
205-64.74.92-52.6-5.2
236-86.5-6.82-62.7-5.5
259-119.2-9.42-83.9-7.6
3217-1917.5-17.92-83.9-7.9
3822-2523.3-24.13-106.2-15.3
5037-4539.5-40.13-107,5-16.3
其中，表l球硬度的檢測(cè)條件是Dia: 25um ; Pressure: 3g; Pressure Time: 12s; M/C: Mitutoyo MVK畫H3。
表1抗拉強(qiáng)度和表2斷裂負(fù)荷和延伸率的檢測(cè)條件是Sample Length: 10mm; Pull Speed: lOmm/min; M/C: Istron 4301。
權(quán)利要求
1、一種柔性鍵合銅絲，其特征在于由以下組分組成Ce 0.001％-0.005％，Pd 0.003％-0.005％，Pt 0.005％-0.009％，余量為Cu。
2、 如權(quán)利要求1所述的柔性鍵合銅絲的制備方法，其特征在于經(jīng)過以下步驟制備而成1) 、.制作預(yù)合金和母合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高 純銅制作預(yù)合金和母合金；2) 、熔鑄將99.999%的高純銅，加入各種合金，熔鑄成圓棒；3) 、拉絲將金棒通過拉絲機(jī)拉成絲線；4) 、退火;5) 、機(jī)械性能檢測(cè)檢查產(chǎn)品是否符合要求的強(qiáng)度和延展性；6) 、繞線將金絲分繞成不同長(zhǎng)度的小軸。
全文摘要
本發(fā)明是一種柔性鍵合銅絲及其制備方法，由以下組分組成Ce0.001％-0.005％，Pd 0.003％-0.005％，Pt 0.005％-0.009％，余量為Cu。通過采取多元摻雜合金，加入其他成分，降低銅的硬度，特別是成球硬度，減少對(duì)芯片的沖擊力和破壞，降低鍵合能量，阻止了界面氧化物和裂紋的產(chǎn)生，保持其結(jié)合性能的穩(wěn)定，從而提高了結(jié)合性能、導(dǎo)電性和抗氧化性；并通過控制熔鑄、加工、熱處理?xiàng)l件，進(jìn)一步優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)，保證得到合適的機(jī)械性能，能夠滿足不同的需要。
文檔編號(hào)H01L23/49GK101626006SQ200910017010
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者良 林 申請(qǐng)人:煙臺(tái)一諾電子材料有限公司