[发明专利]一种高导电抗氧微合金化铜合金键合丝及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高导电抗氧微合金化铜合金键合丝及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将Cu‑Ag中间合金、Cu‑Au中间合金、Cu‑Pd中间合金和5N以上高纯度铜混合后进行熔炼，再加入Cu‑Mg、Cu‑Zn和Cu‑Al中间合金进行精炼，将精炼得到的熔融体拉铸成圆棒，再将圆棒依次经大拉、中拉、细拉及微细拉工序得到高导电抗氧微合金化铜合金键合丝。Ag、Au、Pd、Mg、Zn和Al在键合丝中的总含量≤0.01wt％。所述高导电抗氧微合金化铜合金键合丝包括按上述方法制备出的产品。本发明通过控制键合丝中合金元素的含量，达到获得良好的抗氧化性、导电性及延展性的同时基本保持纯铜相同的电阻率及硬度的目的。

技术领域

本发明涉及集成电路IC及LED器件封装材料技术领域，具体的，涉及一种高导电抗氧微合金化铜合金键合丝及其制备方法。

背景技术

引线键合技术(wire bonding)又称为线焊技术，是一种通过加压、加热、超声波等能量并借助键合方法(球-劈或楔-楔等)采用金属键合丝将裸芯片电极焊区与电子封装的输入/输出引线或基板上的金属布线焊区相互连接的技术。

目前，引线键合技术在内连接技术中仍占有主要地位。市场上主要使用的键合丝有金丝、铜丝、银丝及铝丝。铜键合丝已在IC集成电路、LED光电产品电路、分立器件、大功率器件等领域得到了广泛应用，其市场份额在键合丝领域已占到50％以上。与传统的金键合丝相比，铜键合丝材料价格成本低，价格优势明显。铜键合丝的导电性、导热性及综合机械性能也优于金键合丝，能够实现150μm以下超细线径键合丝以及低长弧度键合封装。工作中，使用铜键合丝传输电流信号不易失真，有利于芯片工作热量的导出，而且在界面处铜铝金属间化合物等生长速度缓慢，可靠性高，芯片器件寿命长。但是，纯铜键合丝硬度高，易氧化、化学稳定性比金键合丝差，而且在形成自由空气球的过程中，纯铜的氧化会影响自由空气球的大小和形状。同时，纯铜的再结晶温度低，形成的自由空气球晶粒尺寸较大且热影响区(HAZ)长，影响键合丝的可靠性。虽然镀Pd(钯)铜丝可以解决纯铜键合丝出现的氧化问题，但其成本相较于纯铜键合丝更高，并且在楔焊点踵处露铜部位存在失效薄弱点等问题。因此，提高铜丝本身抗氧化性的合金化方法仍是解决铜键合丝氧化问题的有效方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提高铜丝的抗氧化性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种高导电抗氧微合金化铜合金键合丝的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：

按重量百分比计，将0.006～0.6wt％Cu-Ag中间合金、0.006～0.6wt％Cu-Au中间合金、0.006～0.6wt％Cu-Pd中间合金和余量的5N以上高纯度铜混合后进行真空熔炼得到第一熔融体；

在保护气氛下向所述第一熔融体中加入0.006～0.6wt％Cu-Mg中间合金、0.006～0.6wt％Cu-Zn中间合金和0.006～0.6wt％Cu-Al中间合金进行精炼得到第二熔融体；

将所述第二熔融体拉铸成圆棒，再将拉铸成型的圆棒依次进行大拉、中拉、细拉及微细拉工序，得到高导电抗氧微合金化铜合金键合丝；

其中，按重量百分比计，所述Ag、Au、Pd、Mg、Zn和Al在所述高导电抗氧微合金化铜合金键合丝中的含量均为0.0001～0.003wt％，所述Ag、Au、Pd、Mg、Zn和Al在所述高导电抗氧微合金化铜合金键合丝中的总含量≤0.01wt％。

根据本发明一方面的一个示例性实施例，所述Cu-Ag中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Ag合金、所述Cu-Au中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Au合金、所述Cu-Pd中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Pd合金、所述Cu-Mg中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Mg合金、所述Cu-Zn中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Zn合金，所述Cu-Al中间合金可为Cu-0.5～1.5wt％Al合金。