[发明专利]耐电迁移银铟合金键合丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及键合丝线产品的制造技术领域，特别涉及一种耐电迁移银铟合金键合丝及其制备方法。 

背景技术

黄金键合丝广泛应用于发光二极管、三极管、IC等半导体行业的引线封装，但黄金键合线的昂贵价格给电子封装领域带来日益沉重的成本压力，因而相应的替代材料如铜基、银基键合线受到越来越多的关注和广泛应用。 

目前的铜键合线主要是采用高纯铜(4N以上)为原料，而银键合线也集中在高纯银或银基微合金材料上，与黄金键合线相比，这些新型键合线具有巨大的成本优势。 

但是取代黄金键合线的铜、银键合丝在使用过程中尚存在一些问题，主要体现在以下方面：(1)材料的稳定性问题，黄金线的稳定性最好，在邦定过程中和使用过程中都具有良好的稳定性，而铜、银键合线的稳定性稍差，在邦定过程中采用惰性气体保护解决了邦定稳定性的问题，由于邦定后的芯片采用了树脂等材料的进一步封装，因此使用过程中的稳定性问题不明显；(2)力学性能的差异，相同尺寸的铜、银键合线的断裂强度优于黄金线，但是硬度比黄金线大，给邦定过程带来了困难。更大的材料硬度需要邦定过程中施加更大的邦定力，由于LED及IC芯片较脆，导致芯片破裂的风险加大。 

通常，在材料中加入合金元素可以调节材料的力学性能如断裂强度、硬度等,但是对用于LED及IC封装的导电材料来说，存在所谓的“电迁移”效应。电迁移效应是在直流电流和温度作用下金属中产生的质量输运现象，即金属中的原子迁移。金属原子的迁移导致局部区域由质量堆积而出现小丘或品须，或由质量亏损出现空洞，造成器件或互连性能退化或失效，例如Al膜电迁移是硅平面器件的一个主要失效原因。在铜、银键合线中加入合金元素调节其力学性能，可能由于电迁移效应导致焊点金属间化合物的生成与溶解,以及焊点下的金属化层的溶解和消耗,使原子发生迁移并产生孔洞,造成焊点破坏,缩短了焊点平均失效时间而带来可靠性问题。 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种耐电迁移银铟合金键合丝，该键合丝具有优于相同尺寸黄金线的抗拉强度和接近的硬度以及良好的耐电迁移性能。 

本发明通过以下技术方案实现：一种耐电迁移银铟合金键合丝，组成键合丝的材料各成份重量百分比为：其中银含量为96%～97.5%，铟含量为2～3%，金含量为0.5～1%。 

一种耐电迁移银铟合金键合丝的制备方法，主要包括以下步骤： 

A．采用真空环境将组成所述键合丝的合金原料放入感应炉熔炼于1100°C下熔炼；

B．将合金连铸成银铟合金棒，其直径在6～10mm；

C．将上述银铟合金棒经过大拉机拉制成直径为1.5mm的合金棒，该尺寸的银铟合金棒经微机程控、交流伺服电机驱动的拉丝机拉制成直径为0.15mm的银铟合金线；

D．在温度为300℃的退火复绕设备上进行热处理，再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机将直径为0.15mm的银铟合金线经过连续拉拔制成直径为0.013～0.025mm的银铟合金键合丝。

本发明的有益效果是：(1)与黄金键合丝相比，价格低廉，仅为黄金邦定丝价格的10-30%。 

(2)熔炼的AgIn合金可以拉拔至0.025mm-0.013mm超细线径，完全覆盖现有的黄金邦定丝的各种尺寸。 

(3)材料的力学性能：直径0.023mm的AgIn合金键合丝，其断裂强度70mN，延伸率≥12%，超过相同尺寸的黄金邦定丝的性能，与现有的纯Cu、Ag键合丝相当。但材料的硬度（莫氏）由纯Cu，Ag的2.5-3.0下降为2.3-2.4，与黄金的硬度相当。完全可以采用现有的黄金键合丝的邦定工艺，从而降低纯Cu，Ag键合丝由于材料硬度增加而带来的邦定过程中芯片破裂的风险。 

(4)电学性能：电阻率1.8x10^-8Ω·m，接近纯银的电阻率，优于Cu、黄金键合丝。在12V直流电压、3x10³A/cm²的电流密度下通电5000小时，采用电子探针对焊点进行微区成分分析，其成分没有明显变化，表明键合线具有优良的抗电迁移性能。 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。 

本发明公布了耐电迁移银铟合金键合丝的具体实施方式：