[发明专利]具有金包覆层的金合金复合键合丝及其制造方法

说明书

一种具有金包覆层的金合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金包覆层；所述芯线按重量计含有Ag 25‑49%，Pd 0.2‑5%，In 0.5‑2%,微量添加元素2‑200 ppm，余量为金；所述微量添加元素是Ca和Be中的一种或两者的组合；所述金包覆层的厚度为20‑200nm。本发明还提供上述具有金包覆层的金合金复合键合丝的一种制造方法。本发明的金合金复合键合丝能有效地改善线材的抗氧化和抗硫化性能，可增加二焊拉力与一焊拉力，能有效提升金合金的焊线作业性，能增强线材与芯片及基板的粘附性能，提升信赖性能，且能降低成本。

技术领域

本发明涉及IC、LED封装用的键合丝，具体涉及一种具有金包覆层的金合金复合键合丝及其制造方法。

背景技术

键合丝（bonding wire，又称键合线）是连接芯片与外部封装基板（substrate）和/或多层线路板（PCB）的主要连接方式。

传统的由纯金材质制成的金键合丝，其具备优异的化学稳定性和导电导热性能，因而被广泛用作IC内引线。但随着国际金价的不断上涨， 金键合丝的价格也一路攀升，导致终端产品的成本过高，不利于企业提高竞争力。除此之外，金键合丝的抗拉强度较低（例如直径20微米的金键合丝，在焊接后，其最高抗拉强度不足5克力），延伸率不容易控制。以上两方面因素成为阻碍金键合丝应用与发展的瓶颈。为解决以上缺陷，需开发新型的键合丝。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有金包覆层的金合金复合键合丝以及这种金合金复合键合丝的制造方法，这种金合金复合键合丝能有效地改善线材的抗氧化和抗硫化性能，可增加二焊拉力与一焊拉力，能有效提升金合金的焊线作业性，能增强线材与芯片及基板的粘附性能，提升信赖性能，且能降低成本。采用的技术方案如下：

一种具有金包覆层的金合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金包覆层；所述芯线按重量计含有Ag 25-49%，Pd 0.2-5%，In 0.5-2%,微量添加元素2-200ppm，余量为金；所述微量添加元素是Ca和Be中的一种或两者的组合；所述金包覆层的厚度为20-200nm。

本发明通过芯线的元素控制，提升线材的抗拉强度；同时在芯线的表面包覆纯金，能改善金合金焊点结合性的问题，也提升线材的抗氧化能力和抗硫化能力，从而获得焊点接合性好、抗氧化抗硫化能力强、抗拉强度高的金合金复合键合丝。相对于纯金键合丝而言，本发明的金合金复合键合丝用于IC、LED 封装中，能降低成本并改善纯金线抗拉强度不足的问题，而其他性能均能达到纯金键合丝的性能要求。

本发明的金合金复合键合丝中，芯线中除了金之外，还有含有25-49%的银，银和金能充分固溶，起到固溶强化的作用，提高线材的抗拉强度，但由于银本身容易氧化和硫化，会导致线材在作业性方面和信赖性方面都存在不足，因此在此基础上加入Ca和/或Be，能有效地改善线材的抗氧化和抗硫化性能。In有湿润性效果, 可增加二焊拉力与一焊拉力,能有效提升金合金的焊线作业性，能增强线材与芯片及基板的粘附性能，提升信赖性能。在芯线表面设置金包覆层，可有效发挥金的特性，进一步起到抗氧化和抗硫化作用；而且，由于线材表面包覆有金层，可有效提升线材与芯片及基板的接合能力，有效提升可靠性。

优选上述金包覆层成分是纯度为99%（2N）-99.99%（4N）的金。

本发明还提供上述具有金包覆层的金合金复合键合丝的一种制造方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）熔铸：按比例将Ag、Pd、In和微量添加元素加入到金原料中，经过真空熔炼和定向连续引铸工艺，获得直径为6-8毫米的芯线线材；

（2）拉丝：对步骤（1）得到的芯线线材进行拉丝，获得直径为50-280um的键合丝芯线；

（3）采用电镀工艺在步骤（2）获得的键合丝芯线表面上形成金镀层，金镀层的厚度为150-500nm；