[发明专利]一种镀钯键合铜丝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子后道封装工序用金属键合丝产品技术领域，尤其指键合铜丝的 表面镀钯结构及其制造方法。

背景技术

微电子器件芯片的键合工序，是指在一定温度下采用超声加压的方式将键合丝两 端分别焊接在芯片焊盘和引线框架引脚上，实现芯片内部电路与外部电路的连接。早 期的键合丝多由纯金制成，但随着黄金资源的日益稀缺、价格持续攀升，微电子封装 成本大幅上升，为此业内人士研发成功了以铜丝产品来替代昂贵的金丝产品，此类比 较典型的产品如国家知识产权局于2008年9月24日授权公告的ZL200610154487.4 名称为“键合铜丝及其制备方法”和2008年10月22日授权公告的ZL200610154485.5 名称为“一种键合铜丝及其制备方法”的发明专利产品。这些键合铜丝价格低廉，且在 拉伸、剪切强度和延展等方面的性能优于金丝，已经成功应用于如DIP、SOP和功率 器件等产品的封装生产。但是，随着微电子器件芯片行业日益、快速向小型化、多引 脚高密度方向发展，对于键合铜丝的性能要求也越来越苛刻，特别是在键合工艺中， 要求键合铜丝具备良好的耐高温氧化和耐热稳定性，以及与表面镀钯类引线框架产品 (例如2007年5月23日授权公告的专利号为ZL02813731.0名称为“引线框架及其制 造方法”发明专利产品)具有较好的接合性及焊接性；另外由于封装密度加大、打线 数量增多，除了进一步缩减键合铜丝的线径外，还有必要在铜丝表面覆盖绝缘层，以 减少短路现象发生。现在，行业中已经有人在探索用电镀钯层替代电镀金层的键合铜 丝制造工艺，因为钯的成本要比金便宜得多，钯在高温、高湿或硫化物含量高的空气 中性能稳定，能耐酸的侵蚀；钯有良好的延展性和可塑性，但又比金硬，能承受弯曲 和摩擦，可长期保持良好的外观和光泽。但由于一直无法解决镀钯层与纯铜丝基体表 面结合强度问题，直至本发明专利申请日仍未见有此类可大规模、产业化应用的镀钯 键合铜丝专利文献在国家知识产权局网站公开。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有合金类键合铜丝表面易氧化、高温稳定性差 以及镀金类键合铜丝生产成本高、电镀层硬度低不耐摩擦的缺陷和不足，向社会提供 一种以纯铜丝为基体、以镀钯层替代镀金层的低成本、高性能键合铜丝产品制造方法， 满足微电子器件芯片向小型化、多引脚高密度方向发展的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：镀钯键合铜丝以高纯铜丝为基体， 所述基体表面覆有纯钯保护层；按照重量百分比，钯为1.35％-8.19％，其余为铜，两 者之和等于100％。

所述镀钯键合铜丝直径为18μm-50μm；铜的纯度大于99.9995％，钯的纯度大于 99.999％。

本发明专利镀钯键合铜丝的制造方法，包括以下步骤：

①提取高纯铜：以国家标准1号纯铜为原料，提取纯度大于99.9995％的高纯铜， 清洗、烘干备用；

②制备单晶铜棒：将高纯铜置于金属单晶连铸室，连铸得到纵向和横向 晶粒数均为1个的高纯铜棒；

③粗拔：将单晶铜棒拉拔成直径小于1mm的铜丝；

④热处理：将直径小于1mm的铜丝退火；

⑤表面镀钯：对退火后的铜丝电镀纯钯保护层，电镀用钯的纯度要求大于 99.999％，按照纯铜密度为8.92g/cm³、纯钯密度为12.0g/cm³，镀钯层的重量百分比 控制在1.35％-8.19％，其余为铜；

⑥精拔：将前述电镀有纯钯保护层的铜丝，精密拉拔成的镀钯键合 铜丝；

⑦热处理：将镀钯键合铜丝连续退火；

⑧表面清洗：先用酸液酸洗，再由高纯水清洗、烘干；

⑨分卷：单卷定尺。

在所述③粗拔步骤，是将单晶铜棒拉拔成的铜丝。

在所述⑤表面镀金步骤，镀层厚度控制在0.5μm-3μm，按照纯铜密度为8.92g/cm³、 纯钯密度为12.0g/cm³换算，可得知镀钯层重量百分比为1.35％-8.19％。

在所述⑥精拔步骤，将电镀有纯钯保护层的铜丝精密拉拔成的键合铜丝。