[发明专利]具有金包覆层的金镓钴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镓钴合金复合键合丝，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Ga 3‑8%，Co 0.02‑1.5%，余量为金；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镓钴合金复合键合丝的一种制造方法。本发明的金镓钴合金复合键合丝提升机台适应能力，并减少打线机的调机时间，具有优异的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉强度高，焊点接合性好。

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镓钴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。键合丝的发展趋势，从产品方向上，主要是线径细微化、高车间寿命（floor life）以及高线轴长度；从化学成分上，主要有铜线（包括裸铜线、镀钯铜线、闪金镀钯铜线）在半导体领域大幅度取代金线，而银线和银合金线在LED以及部分IC封装应用上取代金线。另外一个重要方向是金合金线的发展，以进一步降低成本并且保持或提高键合过程的各项性能要求。

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。

新型的键合丝也在逐步推向市场，如银合金丝、金合金丝以及镀金银合金键合丝等等，其价格相对较低，也能满足不同客户的不同需求；但对于高端的LED，常规的银合金以及镀金银合金丝因银的氧化，会出现键合氧化、银离子电位迁移、焊点共晶不好等缺陷，在可靠性方面也有局限性。

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镓钴合金复合键合丝以及这种金镓钴合金复合键合丝的制造方法，这种金镓钴合金复合键合丝提升机台适应能力，并减少打线机的调机时间，具有优异的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉强度高，焊点接合性好。采用的技术方案如下：

一种具有金包覆层的金镓钴合金复合键合丝，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Ga 3-8%，Co 0.02-1.5%，余量为金；所述金包覆层的厚度为20-200nm。

本发明的芯线中，镓（Ga）能有效提升晶粒的细化，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；钴（Co）的金属键结力高，可加强在金（Au）为主体的固溶强化，可有助抗老化性能的提升。另外，由于金合金再结晶的速度缓慢，因此增大了打线时的打线作业窗口，提升机台适应能力，并减少打线机的调机时间。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、抗拉强度高的金镓钴合金复合键合丝。

优选上述金包覆层的成分是纯度为99%（2N）-99.99%（4N）的金。

本发明还提供上述具有金包覆层的金镓钴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Ga 和Co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包覆金镀层，金镀层的厚度为150-500nm；

（4）对步骤（3）得到的包覆有金镀层的键合丝芯线继续进行拉丝，获得直径为15-40 um的金镓钴合金复合键合丝，并使金镀层的厚度减小至20-200nm；