[发明专利]一种铜复合丝的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜复合丝的制备方法，该方法以纯度为97%以上的铜为原料通过两段熔炼配合微波磁力搅拌进行提纯，然后制成铜杆坯料，并将制得的铜杆坯料进行两次三次拉拔，并在第一次拉拔后通过保护液进行旋涂，在第二次拉拔后电镀纯钯，在第三次拉拔并进行退火处理后清洗即得成品。本发明导电性能强、耐腐蚀性能好、抗锈能力佳，并且韧度高，具有较好的抗拉强度，便于进行连续化的工业生产。

技术领域

本发明涉及铜丝的制备技术领域，具体涉及一种铜复合丝的制备方法。

背景技术

键合铜丝作为半导体器件芯片与外部电路主要的连接材料，且造价低，机械性能高，适合细小线径和间距，具有良好的力学性能、电学性能和第二焊点稳定性，可广泛替代键合金丝应用于微电子工业中。随着IC封装合金工艺技术及设备的改进，铜丝应用从低端产品如DIP、SOP向中高端QFP、QFN、多层线、小间距焊盘产品领域扩展；而随着封装工艺进步和使用领域的扩展，市场对键合铜丝的性能要求逐步提高，促进了铜丝生产商对铜丝工艺性能向趋近于金丝工艺性能方向发展。

键合铜丝的键合工艺成熟，代替了传统的铜丝在生产和加工中存在一定的缺陷如：成球性差，球型比较硬，不利于铜丝键合，第二焊点极容易氧化，不易进行连续焊接以及产品寿命短等缺点。但现有的键合铜丝大多数通过将铜丝制作为成品后，由于铜线本身容易氧化，再加上合金工艺不成熟等原因，需要在其表面涂有一层防氧化涂层的方式达到防氧化的效果，提高铜丝的防氧化性能。其防氧化层大都是直接喷涂在铜丝表面，长期使用造成磨损，导致防氧化层脱落，铜丝芯暴露在空气外部，使得键合铜丝的防氧化性能变差，使用时容易被氧化性物体氧化，导致键合铜丝的使用寿命降低。因而开发出一种新型合金铜丝以增强其抗氧化性，从而促进合金铜丝在集成电路中的大规模应用就显得尤为重要。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种铜复合丝的制备方法，解决了现有键合铜丝长期使用后有磨损，导致防护层脱落，防氧化和防酸化性能变差的缺陷，从而解决了传统工艺条件下键合铜丝的使用寿命降低的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种铜复合丝的制备方法，包括以下操作步骤：

S1：将纯度为97％以上的原料铜投入真空炉中，在1200～1350℃的条件下真空熔融，待固体原料完全熔融后进行精炼，然后向真空炉内融入惰性气体，并继续升温到1450～1550℃进行微波磁力搅拌，保持70～90min。

S2：取熔融后的铜液放入铜丝制作模具内部，用牵引机组离合式真空上引得到直径为15～20mm的铜杆坯料，并将上述铜杆坯料连续挤压形成铜母线，并将铜母线进行拉拔后得到直径为450～600μm的粗铜丝，然后将粗铜丝进行退火处理。

S3：按硅微粉4～6质量份、二氧化硅3～4质量份、聚二醇1～2质量份、0.0005wt％的纳米级高纯镍粉0.5～0.8质量份加入真空炉中，加热至750℃～900℃，保持并在300～900rad/min的转速条件下搅拌30～50min，然后降温至500～600℃，保持20～30min。

S4：用旋涂法将S3步骤制备的混合溶液涂覆在S2步骤条件下制备的粗铜丝表面。

S5：将在步骤S4的条件下涂覆完成的粗铜丝进行第二次拉拔，将粗铜丝成直径为100～150μm的半精铜丝，然后将半精铜丝进行退火处理。

S6：取步骤S5中制得的半精铜丝进行纯钯电镀，电镀的纯钯为3.0～3.5wt％的纯钯，纯度要求大于99.99％。

S7：将步骤S6制得的半精铜丝进行第三次拉拔，将半精铜丝拉拔成直径80μm以下的精铜丝，然后将精铜丝进行退火处理，处理后清洗即得成品。

在本发明中，所述步骤S1中精炼时间为20～25min，以将铜原料精炼至纯度99.96％以上为准。