本發(fā)明涉及一種用在微電子封裝中的鍵合線，具體是一種銅微合金鍵合線。

背景技術(shù)：

隨著集成電路及分立器件向封裝多引線化、高集成度和小型化發(fā)展，高端半導體封裝要求用更細、強度更高的鍵合線進行窄間距、長距離的引線鍵合，半導體封裝企業(yè)對鍵合線提出了弧度到時更低，弧長更長，直徑更細，高溫性能等越來越高的要求，同時要求降低鍵合線的成本。

目前市面上高端封裝大部分采用鍵合金線進行封裝。鍵合銅線具有比鍵合金線更優(yōu)異的導熱、導電性能，斷裂負荷及剛性更強，在封裝過程中可以得到更優(yōu)異的焊接球和較低的弧線，金屬間化合物(imc)生長緩慢，與基底結(jié)合穩(wěn)定牢固，成本低，但銅線極易氧化，長期使用會降低元器件的可靠性。

目前市面上用來解決鍵合銅線氧化問題主要是在銅線表面鍍銀，利用鍍銀層來隔絕銅與空氣的接觸，降低銅線的氧化速度。但在燒球鍵合過程中，由于銀與銅分別以單獨金屬存在，銀與銅的再結(jié)晶溫度不同，容易發(fā)生歪球等不良現(xiàn)象；且銀的硬度高，鍵合時易對芯片造成傷害，導致彈坑和開裂；且銅鍍銀工藝有污染，加工工藝復雜，因此，研究一種新型的性能階于純銅線與鍍銀銅線之間的銅微合金鍵合線相當有必要，具有廣闊的市場前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種銅微合金鍵合線，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種銅微合金鍵合線，包括銀、稀土元素和高純銅，所述銀和稀土元素的重量之和占總重量的0.1％，其余均為高純銅。

作為本發(fā)明進一步的方案：高純銅的純度不低于99.9999％，銀和稀土元素的純度均不低于99.999％。

所述銅微合金鍵合線的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，稱取原料：稱取純度99.9999％以上的高純銅、純度99.999％以上的高純銀和純度99.999％以上的稀土元素；

步驟二，制備合金：將部分高純銅和稀土元素制成合金；

步驟三，熔鑄：采用真空熔煉和連續(xù)定向拉鑄工藝，將剩余高純銅、合金以及高純銀熔鑄成6mm合金棒；

步驟四，拉絲：采用單模和多模拉絲工藝，使用帶連續(xù)退火的拉絲設(shè)備，將6mm合金棒拉制成我們需要的成品直徑；

步驟五，退火：根據(jù)技術(shù)要求，對線材進行退火處理，利用合理的退火溫度和時間，得到我們需要的機械性能；

步驟六，復繞：根據(jù)客戶要求，將線材復繞成一定長度一軸的成品線。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟二中制備合金采用真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐，在1200-1600℃下精煉20-30分鐘。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟三中熔鑄采用真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐，在1200-1300℃下精煉20-30分鐘。

作為本發(fā)明進一步的方案：步驟五中退火溫度為350-450℃并且采用氮氣保護。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的銅微合金鍵合線強度高，導電和導熱性能好，抗氧化和耐腐蝕性能好，而且本產(chǎn)品具有更好的成球性能和更好的鍵合性能。

附圖說明

圖1為銅微合金鍵合線的生產(chǎn)流程圖。

圖2為銅微合金鍵合線與純銅線和鍍鈀銅線的抗氧化性能對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。

實施例1

一種直徑為20μm的銅微合金鍵合線，包括銀、稀土元素和高純銅，組成鍵合線的金屬重量百分比為：銀加稀土元素為0.1％，余量為純度99.9999％以上的高純銅。

該銅微合金鍵合線的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，稱取原料：稱取純度99.9999％以上的高純銅、純度99.999％以上的高純銀和純度99.999％以上的稀土元素；

步驟二，制備合金：在真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐中，在1200℃下精煉25分鐘，將部分高純銅和稀土元素制成銅的質(zhì)量分數(shù)為99％的合金，在高純銅中加入稀土元素，可以提高高純銅的室溫與高溫機械性能，并對銅金屬起到精煉作用，保證合金的均勻性和抗氧化性，保證了銅的高純度；

步驟三，熔鑄：采用采用真空度不大于1*10^-3pa的中頻真空熔煉爐，在1300℃下精煉30分鐘并且采用定向拉鑄速度150mm/min的連續(xù)定向拉鑄工藝，將剩余高純銅、合金以及高純銀熔鑄成6mm合金棒，連續(xù)定向拉鑄工藝可以保證后面合金線有優(yōu)良的拉絲性能；

步驟四，拉絲：采用單模和多模拉絲工藝，使用帶連續(xù)退火的拉絲設(shè)備，將6mm合金棒拉制成直徑20μm的銅微合金鍵合線成品；

步驟五，退火：根據(jù)技術(shù)要求，在退火溫度為400℃和速度300rpm下，對20μm的銅微合金鍵合線進行退火處理，消除銅微合金鍵合線的內(nèi)應(yīng)力，使之不產(chǎn)生軸向扭曲、彎曲，調(diào)整合適的機械性能，斷裂力大于5gf，延伸率為10-18％；

步驟六，復繞：根據(jù)客戶要求，將線材復繞成500米一軸的成品線。

該產(chǎn)品的主材料為銅，成本低，強度高，導電、導熱性能好；合金的主成份為銀加稀土元素，抗氧化性，耐腐蝕性好，降低了銅微合金鍵合線的氧化速率，提高了耐腐蝕性能；微量的稀土合金摻雜，細化了晶粒，增強了銅金屬晶粒之間的結(jié)合力，提高了拉絲性能；定向凝固技術(shù)，進一步細化晶粒，增強了合金金屬之間的結(jié)合力，增強了拉線過程中的加工性能；該產(chǎn)品強度高，能夠適應(yīng)窄間距、低弧度、長弧長、耐高溫、細直徑的鍵合發(fā)展趨勢要求。銅和銀加稀土形成合金，不用電鍍，減小污染與損耗，在鍵合燒球時成球均勻，不會因為不同金屬結(jié)晶溫度不同而導致歪球現(xiàn)象。

對實施例1制備的產(chǎn)品進行性能測試，并且與純銅線和鍍鈀銅線20μm(0.8mil)進行技術(shù)數(shù)據(jù)對比，結(jié)果見表1。

表1

實施例1的產(chǎn)品可以達到如下技術(shù)指標：20μm(0.8mil)銅微合金鍵合線的斷裂力bl為9.3gf，延伸率el為13.2％。

圖2中可以看出，純銅線在24小時后就開始發(fā)生氧化，重量明顯增加，且增加速度較快，72小時增重25％，重量不再增加，實施例1的銅微合金鍵合線的氧化速度接近于純銅線，但比純銅線的氧化速度慢，而鍍鈀銅線由于有銀的保護，氧化并不明顯。綜合以上，銅微合金鍵合線生產(chǎn)中增加銀和稀土的含量到適當程度，可大大提高銅微合金鍵合線的抗氧化性能和室溫及高溫機械性能。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。