[发明专利]一种抗氧化键合铜丝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及键合丝技术领域，具体涉及一种抗氧化键合铜丝的制备方法 。

背景技术

键合金丝是用于集成电路或分立器件及LED连接的关键引线材料。近年来随着半导体行业的迅速发展，以及黄金价格的飙涨，给生产和使用公司都带来成本压力。集成电路的集成化程度越来越高，电路板厚度越来越小，器件上的电极数越来越多，电极间距越来越窄，封装密度也相应变得越来越小，键合金丝已经不能满足日益提高的封装要求，键合铜丝是替代键合金丝的理想材料，但是铜线容易氧化的特性阻碍了铜线的应用和发展。这就要求对铜线的储存和应用时的抗氧化性提出了要求。而且，在现有的键合铜丝在制备过程中包装和储存中也要加惰性气体保护；裸铜线的储存和使用寿命都很短，这也增加了生产和储存的成本，也进一步影响最终产品的使用效果。

发明内容

本发明针对现有铜线技术的上述不足，提供一种高抗氧化性的键合铜丝的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种抗氧化键合铜丝，其特征在于：它包括抗氧化键合铜丝，所述铜丝的纯度≥99.99wt%，所述铜丝表面涂覆有厚度为5-60纳米的有机物层。该有机物覆层能够有效阻断铜和大气或腐蚀气体的接触，并且该覆层耐200℃以上的高温，起到防氧化的作用。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供上述抗氧化键合铜丝的制备方法，用该方法制备的抗氧化键合铜丝产品成材率高，抗氧化性好，成本低。

该抗氧化键合铜丝的制备方法，包括以下工艺步骤：

1、提纯-纯度为99.99wt%的铜电解提纯出纯度为99.999wt%的高纯铜；

2、中间合金-制作中间合金，所述中间合金指钙-铜中间合金、银-铜中间合金、锗-铜中间合金；

3、所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：

a.按重量百分比称取步骤2得到的高纯铜98%~99%，称取钙或银或锗1%~2%；

b.投料，高纯铜和钙或银或锗放入坩埚中；

c.真空熔炼：真空熔炼的温度达到铜的熔点后，待完全熔化后保持温度精炼；

d.浇铸，合金液倒入石墨锭模中；

以上步骤制作出一种中间合金，按同样的工艺步骤制作出另外几种中间合金；

4、竖式熔炼：将步骤3得到的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，拉铸，形成金棒；熔炼温度为900~1300℃；

5、拉丝：将熔铸的铜棒在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径；其拉丝过程中的模具延伸率为5%~18%，拉丝速度为3~15m/s；

6、退火：退火温度为300~600℃，退火速度为0.3~2m/s，退火后进行表面处理；

7、覆层：覆层为本发明的关键工序，退火后的表面处理指在键合铜丝表面涂覆有机物层，该有机物层由表面活性剂、溶剂、凝固剂及高分子化合物组成；

8、包装。

与现有技术相比，本发明的键合铜丝具有以下显著优点和有益效果：

1.本发明的微量元素选用钙、银或锗，铜能提高金属延伸率，提高材料的高温强度；钙主要是降低键合铜丝的弧度；银元素和锗元素的添加与合理配比使制备出的键合铜丝具有较好的低长弧度，满足半导体行业对键合铜丝的高需要。

2.本发明的键合铜丝的制备方法中在退火后进行一个覆层处理，即在键合铜丝表面附上一层有机物层，能在键合铜丝表面形成一层很薄很致密的保护层，这层保护层有效防止了键合铜丝的氧化，使制备出的键合铜丝在储存和运输中保证不产生氧化，并且该覆层材料可以耐受200℃以上的高温，从而有效解决铜线氧化问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不仅限于以下实施例。

实施例1

本发明键合铜丝按以下工艺步骤制备：

1）、纯度为99.99wt%的铜电解提纯出纯度为99.999wt%的高纯铜；原料纯度为99.99wt%的铜为市售的普通纯度的金材料，将此原料通过电解的方式提纯到99.999wt%，具体方法为：将市售的铜作为阳极，挂于阳极导电棒上，惰性碳材料作为阴极，挂于阴极导电棒上，保持阳极和阴极平行；在电解槽中加入硫酸铜溶液作为电解液，电解过程中控制槽压在0.6-1.2V，保证电解液液面高度。电解析出的铜用纯水洗净，洗至中性，最后放入保护气体烘箱中烘干得到99.999wt%的高纯铜；

2）、将高纯铜放入中频感应炉内进行熔炼，使之化成铜液，保温继续精，之后倒入石墨坩埚内进行铸锭；