專利名稱：一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單晶銅鍵合絲的制備工藝，具體涉及到一種提高單晶銅鍵合絲產(chǎn)品封裝性能的制備工藝。
背景技術：
鍵合絲作為封裝用內(nèi)引線，是生產(chǎn)集成電路和半導體分立器件的基礎材料之一。 隨著集成電路及半導體器件向封裝多引線化、高集成度和小型化發(fā)展，普通鍵合絲勢必將向高密度、低弧度、耐高溫的超細鍵合絲發(fā)展。單晶銅鍵合絲由于具有純度高、力學性能良好、導電性能優(yōu)異、熱學性能出色、性能穩(wěn)定及價格便宜等優(yōu)點，可以用于生產(chǎn)高保真的傳輸導線、高傳輸頻率的網(wǎng)絡通訊電纜、及微型器件用的微細導線等，應用廣泛。由于單晶銅鍵合絲球焊技術的興起發(fā)展，單晶銅鍵合絲正逐步代替鍵合金絲應用于集成電路封裝領域，必將在微電子封裝業(yè)中起到越來越重要的作用。涉及單晶銅鍵合絲的生產(chǎn)技術及其工藝優(yōu)化引起了人們很大的興趣和關注。 美國專利US20070169857A1公開了一種單晶銅線的生產(chǎn)方法，該方法選用金、銅、銀、 鋁和鎳中的一種或幾種金屬為原材料，加熱熔融后，以金屬晶體為晶源，用恰克拉斯基 (Czochralski)法或布里奇馬利(Bridgmari)法得到單晶銅絲，再經(jīng)切割、成型后得到單晶銅線；該專利還采用電阻率測試、XRD、GDS、SEM等分析手段，具體分析比較了所生產(chǎn)的單晶銅線與普通銅線的電阻系數(shù)、晶體分析結(jié)果、元素分析結(jié)果及表面形貌等。國內(nèi)專利 CN101524721A公開了一種以銅為原材料、經(jīng)過多道拉拔工序制備出線徑小至0. 015mm單晶銅鍵合絲的方法，其流程為在高真空爐內(nèi)以定向凝固方式拉制Φ4-8πιπι單晶銅桿一一先后通過大拉、中拉、小拉、細拉等拉絲工序得到單晶銅微細絲——乙醇超聲清洗——退火——復繞分卷；此方法中，經(jīng)過退火軟化后的單晶銅鍵合絲保留了較高的溫度，在高溫下容易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，單晶銅表面的氧化銅膜會大大降低產(chǎn)品的鍵合封裝可靠性，從而影響單晶銅鍵合絲產(chǎn)品的封裝性能。在生產(chǎn)線徑細小的單晶銅鍵合絲時，可以采取一定的措施盡快將退火后的單晶銅絲降溫，而后干燥，以達到減小單晶銅鍵合絲氧化，提高鍵合性能的目的。在集成電路封裝中，對單晶銅鍵合絲性質(zhì)均一程度、表面清潔程度等要求苛刻，塵埃等小顆粒物質(zhì)對單晶銅鍵合絲的封裝工藝的影響主要體現(xiàn)在1)堵塞劈刀； 2)鍵合絲通路污染，影響鍵合絲的成球；3)污染物離子含量高時，會腐蝕焊盤；4)附著于單晶銅鍵合絲表面的小顆粒物質(zhì)有可能在鍵合過程中進入小尺寸的涂層厚度內(nèi)或金屬聯(lián)線間，形成針孔和雜質(zhì)源而破壞產(chǎn)品性能?，F(xiàn)有的銅絲生產(chǎn)工藝中，常以冷凝水冷卻銅絲，再吹風干燥來達到迅速降溫、減小氧化的目的。由于冷凝水中含有潤滑劑、消泡劑等雜質(zhì)，會對鍵合絲帶來污染；另外，單晶銅絲線徑更細小，吹風干燥會造成單晶銅鍵合絲結(jié)構(gòu)損傷， 產(chǎn)品品質(zhì)下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述單晶銅鍵合絲生產(chǎn)過程中的不足，為在不帶入塵埃等雜質(zhì)及不影響單晶銅鍵合絲產(chǎn)品性能的前提下達到減少單晶銅絲氧化、提高其封裝性能的目的，本發(fā)明旨在提出一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝。為達上述目的，本發(fā)明提供一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其步驟為
1)將單晶銅桿通過拉絲工序后形成直徑為0.Olmm 0. 5mm的細小單晶銅鍵合絲；
2)將經(jīng)過乙醇超聲波清洗器洗滌后的單晶銅鍵合絲作退火軟化加工處理，以使單晶銅鍵合絲獲得較高的破斷力和延伸率；
3)將退火后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇冷卻槽作急速冷卻處理，防止單晶銅鍵合絲在高溫下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，減少單晶銅鍵合絲表面氧化膜的生成，提高單晶銅鍵合絲的封裝性能；
4)將通過乙醇冷卻槽急速冷卻后的單晶銅鍵合絲進行干燥處理；
5)將干燥后的單晶銅鍵合絲復繞分卷及真空包裝。本發(fā)明中，在乙醇冷卻槽前設置退火管，將經(jīng)過退火管高溫退火后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇冷卻槽，對退火后的單晶銅鍵合絲進行急速冷卻處理；乙醇冷卻槽的入口端與退火管的出口端間隔設置；在乙醇冷卻槽后設置一塊吸水毛氈，在吸水毛氈后安裝紅外快速干燥器；通過毛氈吸水擦拭和紅外熱干燥對進入復繞分卷工序的單晶銅鍵合絲表面進行清潔、干燥。采用上述技術方案，在單晶銅鍵合絲生產(chǎn)的工藝流程中合理設置乙醇冷卻槽、紅外快速干燥器及強力吸水毛氈，通過它們的組合使用，有效地解決了現(xiàn)有單晶銅鍵合絲生產(chǎn)工藝過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品易氧化、單晶銅絲易形成表面缺陷、易帶入塵埃等小顆粒雜質(zhì)等引起封裝性能下降的問題，與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有下述優(yōu)點和效果①利用本發(fā)明生產(chǎn)的單晶銅鍵合絲產(chǎn)品封裝性能得到大幅度提升；②利用本發(fā)明生產(chǎn)單晶銅鍵合絲，應用乙醇冷卻槽及紅外干燥裝置達到快速冷卻、保持產(chǎn)品干燥、清潔的效果，能有效防止產(chǎn)品的氧化、防止雜質(zhì)污染和防止因應力變形而導致的產(chǎn)品不均一等，從而提高單晶銅鍵合絲的封裝性能，優(yōu)化了工藝流程；③本發(fā)明工藝過程簡單，操作簡便，設備投資、運行、維護費用低。


圖1是本發(fā)明實施案例中退火管、乙醇冷卻槽、毛氈組合紅外快速干燥器設置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中附圖標識1.單晶銅絲；2.超聲波清洗器；3.退火管；4.乙醇冷卻槽；5.吸水毛氈；6.紅外快速干燥器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖1所示，一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其具體工藝步驟是 1)拉絲將單晶銅桿通過拉絲工序后形成直徑為0. Olmm-O. Imm的細小單晶銅鍵合絲1。2)退火將經(jīng)過裝有乙醇的超聲波清洗器2洗滌后的單晶銅鍵合絲作退火軟化加工處理，采用的保護氣體為N2和H2，退火溫度4^°C，線速度0. 9 m/s，停留時間1. 2s。3)冷卻在退火管后設置乙醇槽，將高溫退火后后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇槽4 冷卻，以達到退火后急速冷卻的目的；乙醇冷卻槽4設置在退火管3后，乙醇冷卻槽4入口端與退火管3出口間距為3cm ；將退火后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇冷卻槽4作急速冷卻處理，能有效防止單晶銅鍵合絲1在高溫下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，減少鍵合絲產(chǎn)品中表面氧化膜的生成，提高單晶銅鍵合絲1的封裝性能。4)干燥在乙醇冷卻槽后設置一塊吸水毛氈5，在吸水毛氈后安裝紅外快速干燥器 6，冷卻槽4與吸水毛氈5的距離為3cm，紅外快速干燥器6在吸水毛氈5后5cm，將穿出乙醇冷卻槽的單晶銅鍵合絲以紅外快速干燥器6烘干；由于乙醇具有良好的揮發(fā)性能，紅外加熱干燥能大大加快單晶銅鍵合絲表面的乙醇揮發(fā)，吸水毛氈具有強的吸水性能，吸水毛氈5 和紅外快速干燥器6的組合使用，可以確保進入復繞分卷工序的單晶銅鍵合絲1表面充分清潔、干燥。5)分卷包裝將干燥后的單晶銅鍵合絲1經(jīng)復繞分卷及真空包裝后得到單晶銅鍵合絲成品。經(jīng)過如上所述單晶銅鍵合絲1生產(chǎn)步驟，通過乙醇冷卻槽4、吸水毛氈4及紅外快速干燥器6的配合使用，不使用風干裝置，生產(chǎn)的單晶銅鍵合絲1產(chǎn)品封裝性能得到大幅度提升，很好的解決了現(xiàn)有單晶銅鍵合絲1生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品易氧化、性質(zhì)不均一、易受塵埃等小顆粒物質(zhì)污染等封裝性能下降問題，且工藝過程簡單、操作簡便、投資少、節(jié)能環(huán)?！，F(xiàn)有單晶銅鍵合絲生產(chǎn)方法和本發(fā)明方法生產(chǎn)的直徑0. 025mm單晶銅鍵合絲1產(chǎn)品的抗氧化性如表1所示；采用100例直徑為0. 025mm單晶銅鍵合絲產(chǎn)品球鍵合于金襯底上，其鍵合強度性能試驗數(shù)據(jù)如表2所示。表1抗氧化性能測試數(shù)據(jù)
權利要求
1.一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其步驟為將單晶銅桿通過拉絲工序后形成直徑為0. Olmm 0. 5mm的細小單晶銅鍵合絲；將經(jīng)過乙醇超聲波清洗器洗滌后的單晶銅鍵合絲作退火軟化加工處理，以使單晶銅鍵合絲獲得較高的破斷力和延伸率；將退火后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇冷卻槽作急速冷卻處理，防止單晶銅鍵合絲在高溫下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應，減少單晶銅鍵合絲表面氧化膜的生成，提高單晶銅鍵合絲的封裝性能；將通過乙醇冷卻槽急速冷卻后的單晶銅鍵合絲進行干燥處理；將干燥后的單晶銅鍵合絲復繞分卷及真空包裝。
2.如權利要求1所述的一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其特征是在乙醇冷卻槽前設置退火管，將經(jīng)過退火管高溫退火后的單晶銅鍵合絲穿過乙醇冷卻槽，對退火后的單晶銅鍵合絲進行急速冷卻處理。
3.如權利要求1或2所述的一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其特征是 乙醇冷卻槽的入口端與退火管的出口端間隔設置；在乙醇冷卻槽后設置一塊吸水毛氈，在吸水毛氈后安裝紅外快速干燥器；通過毛氈吸水擦拭和紅外熱干燥對進入復繞分卷工序的單晶銅鍵合絲表面進行清潔、干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高單晶銅鍵合絲封裝性能的制備工藝，其步驟是1)將單晶銅桿通過若干道拉絲工序后形成細小的單晶銅鍵合絲；2)將經(jīng)過乙醇超聲洗滌的單晶銅鍵合絲作退火軟化加工處理；3)在退火管后設置乙醇冷卻槽，將退火后的單晶銅鍵合絲作乙醇急速冷卻處理；4)將經(jīng)過乙醇冷卻槽急冷的單晶銅鍵合絲以紅外干燥裝置烘干；5)將干燥后的單晶銅鍵合絲經(jīng)復繞分卷及真空包裝后得到單晶銅鍵合絲產(chǎn)品。按照本發(fā)明生產(chǎn)的單晶銅鍵合絲能大大提高產(chǎn)品的抗氧化性能，并保證其性質(zhì)均一、表面清潔干燥，有效提高單晶銅鍵合絲產(chǎn)品的封裝性能，本方法生產(chǎn)工藝過程簡單，操作簡便。
文檔編號H01L23/00GK102280389SQ20111013216
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月22日 優(yōu)先權日2011年5月22日
發(fā)明者楊東魯, 賴志偉, 趙劍青, 鐘丁通, 黃浩 申請人:邁士通集團有限公司