專利名稱：柔性鍵合銅絲及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鍵合銅絲及其制備方法。
(二) 、背景技術鍵合絲(Bonding Wires)作為一個產品族(Product Family)是半導體封裝的關鍵材料之一，它的功能是實現半導體芯片與引腳的電 連接，起著芯片與外界的電流導入及導出作用。鍵合絲目前主要包括金絲、鋁 絲及銅絲，其中鋁絲僅限于低檔的玩具電路，金絲則占有中高產品，超過總的 80%的份額，而銅絲則是近年來隨著黃金價格的持續走高為替代金絲剛發展的新 產品。銅絲存在易氧化和硬度較大的問題，由于鍵合技術的改進氧化問題基本 得到解決，但因為硬度過大造成的芯裂是在某種程度上是造成鍵合失效的主要 原因，故現在銅線的大批量應用還只限于低檔產品。
(三) 、發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種柔性鍵合銅絲 及其制備方法，通過多元合金解決銅絲過硬的問題，同時大大提高其抗氧化性， 并使其可以真正應用于集成電路等高級封裝中，以部分或全部取代金絲。
本發明的技術方案如下。
一種柔性鍵合銅絲，其特征在于由以下組分組成Ce 0.001%-0.005%， Pd 0.003%-0.005%， PtO.005%-0.009%,余量為Cu。
所述的柔性鍵合銅絲的制備方法，其特征在于經過以下步驟制備而成
1) 、制作預合金和母合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高
純銅制作預合金和母合金；
2) 、熔鑄將99.999%的高純銅，加入各種合金，熔鑄成圓棒；
) 、拉絲將金棒通過拉絲機拉成絲線；4) 、退火;
5) 、機械性能檢測檢査產品是否符合要求的強度和延展性；
6) 、繞線將金絲分繞成不同長度的小軸。
作為連接導線，要求鍵合絲具有良好的導電性能，適宜的硬度和力學性能， 以保證合適的成球和成弧性能；并要求有好的抗氧化性，通常情況下基本不氧 化，以保證結合的可靠性。
在導電性方面，銅比金的電阻率都低，導電更好；在力學性能上，銅的剛 性(強度)比金好，由于以上兩點，可在高密度封裝中用更細的銅絲代替金絲， 如20um代替25um;但是，銅的抗氧化性不如金，硬度高于金絲，在壓焊過程中 可能造成成球和結合失效以及芯片開裂，這是存在的主要問題，不過根據材料 學原理，這兩點完全可以通過材料技術來解決，成分、結構和組織的綜合作用 決定了硬度等指標，其中化學成分是基礎，即通過改善銅基材料的配比，可以 完全解決這個問題。
本發明的積極效果在于，通過采取多元摻雜合金，加入其他成分，降低銅 的硬度，特別是成球硬度，減少對芯片的沖擊力和破壞，降低鍵合能量，阻止 了界面氧化物和裂紋的產生，保持其結合性能的穩定，從而提高了結合性能、 導電性和抗氧化性；并通過控制熔鑄、加工、熱處理條件，進一步優化組織結 構，保證得到合適的機械性能，能夠滿足不同的需要。
具體實施方式
下面結合附圖
和具體實施例進一步說明本發明。
實施例一
原料配比Ce 0.001%, Pd 0.005%， Pt 0.005%，以01配至100%。 制備方法 .1) 、合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高純銅制作預合金
和母合金。
2) 、熔鑄根據不同型號及客戶的要求將99.999%的高純銅，加入各種合 金，熔鑄成圓棒，并通過調整拉鑄的速度、加熱和冷卻的溫度等參數，以得到 晶體尺寸合適、結構均勻的棒材；
3) 、拉絲將金棒通過拉絲機拉成不同直徑的絲線，選擇合適的加工變形， 防止回復和再結晶軟化。
4) 、退火根據客戶的不同要求，設定不同的退火參數，消除應力，選擇 再結晶區域，并得到滿足要求的機械性能；并通過氮氫保護，以防止和減少氧 化。
5) 、機械性能檢測檢査產品是否符合要求的強度和延展性；
6) 、繞線根據客戶的不同要求將絲線分繞成不同長度的小軸；
7) 、最終檢驗表面、直徑、放線、應力、機械性能、長度等檢測。 實施例二
原料配比Ce 0.005%, Pd 0.003%， Pt 0.009%，以Cu配至1000/。。
制備方法同實施例一。 實施例三
原料配比Ce 0.003%, Pd 0.004%, Pt 0.007%,以01配至100%。
制備方法同實施例一。
對實施例三成品進行檢測，檢測數據如表l、表2。
由表1可知，本發明的合金絲拉伸強度高于普通銅絲，接近金鍵合絲；本發 明的合金絲球硬度低于普通銅絲，接近金鍵合絲。
由表2可知，本發明合金絲的各項機械性能，明顯優于普通銅絲，能夠滿足集成電路等高級封裝的鍵合要求。 表1主要性能對比
抗拉強度TS/5%N/mm2球硬度HV
金絲4N200-30040-65
普通銅絲250-35070-75
本發明柔性銅絲280-28559—62
表2機械性能參數
直徑(Uffl)斷裂負;荷(g)延伸率(％)普通銅絲(4N)柔性銅絲普通銅絲(4N)柔性銅絲
184-53.8-4.12-52.8-5.6
205-64.74.92-52.6-5.2
236-86.5-6.82-62.7-5.5
259-119.2-9.42-83.9-7.6
3217-1917.5-17.92-83.9-7.9
3822-2523.3-24.13-106.2-15.3
5037-4539.5-40.13-107,5-16.3
其中，表l球硬度的檢測條件是Dia: 25um ; Pressure: 3g; Pressure Time: 12s; M/C: Mitutoyo MVK畫H3。
表1抗拉強度和表2斷裂負荷和延伸率的檢測條件是Sample Length: 10mm; Pull Speed: lOmm/min; M/C: Istron 4301。
權利要求
1、一種柔性鍵合銅絲，其特征在于由以下組分組成Ce 0.001％-0.005％，Pd 0.003％-0.005％，Pt 0.005％-0.009％，余量為Cu。
2、 如權利要求1所述的柔性鍵合銅絲的制備方法，其特征在于經過以下步驟制備而成1) 、.制作預合金和母合金選定要加入的合金元素，用99.999%以上的高 純銅制作預合金和母合金；2) 、熔鑄將99.999%的高純銅，加入各種合金，熔鑄成圓棒；3) 、拉絲將金棒通過拉絲機拉成絲線；4) 、退火;5) 、機械性能檢測檢查產品是否符合要求的強度和延展性；6) 、繞線將金絲分繞成不同長度的小軸。
全文摘要
本發明是一種柔性鍵合銅絲及其制備方法，由以下組分組成Ce0.001％-0.005％，Pd 0.003％-0.005％，Pt 0.005％-0.009％，余量為Cu。通過采取多元摻雜合金，加入其他成分，降低銅的硬度，特別是成球硬度，減少對芯片的沖擊力和破壞，降低鍵合能量，阻止了界面氧化物和裂紋的產生，保持其結合性能的穩定，從而提高了結合性能、導電性和抗氧化性；并通過控制熔鑄、加工、熱處理條件，進一步優化組織結構，保證得到合適的機械性能，能夠滿足不同的需要。
文檔編號H01L23/49GK101626006SQ200910017010
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月9日 優先權日2009年7月9日
發明者良 林 申請人:煙臺一諾電子材料有限公司