一種抗氧化鍵合銅絲及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鍵合絲技術領域，具體涉及一種抗氧化鍵合銅絲及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鍵合金絲是用于集成電路或分立器件及LED連接的關鍵引線材料。近年來隨著半 導體行業的迅速發展，以及黃金價格的飆漲，給生產和使用公司都帶來成本壓力。集成電路 的集成化程度越來越高，電路板厚度越來越小，器件上的電極數越來越多，電極間距越來越 窄，封裝密度也相應變得越來越小，鍵合金絲已經不能滿足日益提高的封裝要求，鍵合銅絲 是替代鍵合金絲的理想材料，但是銅線容易氧化的特性阻礙了銅線的應用和發展。這就要 求對銅線的儲存和應用時的抗氧化性提出了要求。而且，在現有的鍵合銅絲在制備過程中 包裝和儲存中也要加惰性氣體保護；裸銅線的儲存和使用壽命都很短，這也增加了生產和 儲存的成本，也進一步影響最終產品的使用效果。
【發明內容】
[0003] 本發明針對現有銅線技術的上述不足，提供一種高抗氧化性的鍵合銅絲及其制備 方法。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種抗氧化鍵合銅絲，其特 征在于：它包括抗氧化鍵合銅絲，所述銅絲的純度多99. 99wt%，所述銅絲表面涂覆有厚度 為5-60納米的有機物層。該有機物覆層能夠有效阻斷銅和大氣或腐蝕氣體的接觸，并且該 覆層耐200°C以上的高溫，起到防氧化的作用。
[0005] 本發明所要解決的另一技術問題是，提供上述抗氧化鍵合銅絲的制備方法，用該 方法制備的抗氧化鍵合銅絲產品成材率高，抗氧化性好，成本低。
[0006] 該抗氧化鍵合銅絲的制備方法，包括以下工藝步驟： 1、 提純-純度為99. 99wt%的銅電解提純出純度為99. 999wt%的高純銅； 2、 中間合金-制作中間合金，所述中間合金指鈣-銅中間合金、銀-銅中間合金、鍺-銅 中間合金； 3、 所述制作中間合金，包括以下順序的工藝步驟： a. 按重量百分比稱取步驟2得到的高純銅98%~99%，稱取鈣或銀或鍺1%~2% ; b. 投料，高純銅和鈣或銀或鍺放入坩堝中； c. 真空恪煉：真空恪煉的溫度達到銅的恪點后，待完全恪化后保持溫度精煉； d. 澆鑄，合金液倒入石墨錠模中； 以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金； 4、 豎式熔煉：將步驟3得到的中間合金在惰性氣體氬氣的保護下進行熔煉，拉鑄，形成 金棒；熔煉溫度為900~1300°C; 5、 拉絲：將熔鑄的銅棒在拉絲機上逐步拉細，直至要求的直徑；其拉絲過程中的模具 延伸率為5%~18%，拉絲速度為3~15m/s; 6、 退火：退火溫度為300~600°C，退火速度為0. 3~2m/s，退火后進行表面處理； 7、 覆層：覆層為本發明的關鍵工序，退火后的表面處理指在鍵合銅絲表面涂覆有機物 層，該有機物層由表面活性劑、溶劑、凝固劑及高分子化合物組成； 8、 包裝。
[0007] 與現有技術相比，本發明的鍵合銅絲具有以下顯著優點和有益效果： 1.本發明的微量元素選用鈣、銀或鍺，銅能提高金屬延伸率，提高材料的高溫強度；鈣 主要是降低鍵合銅絲的弧度；銀元素和鍺元素的添加與合理配比使制備出的鍵合銅絲具有 較好的低長弧度，滿足半導體行業對鍵合銅絲的高需要。
[0008] 2.本發明的鍵合銅絲的制備方法中在退火后進行一個覆層處理，即在鍵合銅絲表 面附上一層有機物層，能在鍵合銅絲表面形成一層很薄很致密的保護層，這層保護層有效 防止了鍵合銅絲的氧化，使制備出的鍵合銅絲在儲存和運輸中保證不產生氧化，并且該覆 層材料可以耐受200°C以上的高溫，從而有效解決銅線氧化問題。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但并不僅限于以下實施例。
[0010] 實施例1 本發明鍵合銅絲按以下工藝步驟制備： 1 )、純度為99. 99wt%的銅電解提純出純度為99. 999wt%的高純銅；原料純度為 99. 99wt%的銅為市售的普通純度的金材料，將此原料通過電解的方式提純到99. 999wt%， 具體方法為：將市售的銅作為陽極，掛于陽極導電棒上，惰性碳材料作為陰極，掛于陰極導 電棒上，保持陽極和陰極平行；在電解槽中加入硫酸銅溶液作為電解液，電解過程中控制槽 壓在0. 6-1. 2V，保證電解液液面高度。電解析出的銅用純水洗凈，洗至中性，最后放入保護 氣體烘箱中烘干得到99. 999wt%的高純銅； 2) 、將高純銅放入中頻感應爐內進行熔煉，使之化成銅液，保溫繼續精，之后倒入石墨 坩堝內進行鑄錠； 3) 、制作中間合金，本實施例的中間合金包括鈣-銅中間合金、鍺-銅中間合金和 銀-銅中間合金，各種中間合金的制作方法及過程完全相同，下面僅以鈣_銅中間合金為 例： 鈣-銅中間合金的制作過程包括以下工藝步驟： a. 按重量百分比稱取步驟2)得到的高純銅98%~99%，鈣1%~2% ; b. 將高純銅和鈣放入坩堝中； c. 在中頻感應爐內進行真空熔煉，待完全熔化后保持溫度精煉，使高純銅與添加元素 充分混合均勾； d. 澆鑄，將銅液緩慢倒入石墨錠模中，保持真空。待爐內完全冷卻下來后，開啟注氣閥 門，并打開爐蓋； e. 將生成的中間合金用純水冷卻，再用壓縮空氣吹干； 然后，再按同樣的重量百分比及同樣的工藝步驟制作出鍺-銅中間合金和銀-銅中間 合金； 4) 、采用豎式熔煉對步驟3)獲得的中間合金進行進一步的熔煉： 將部分高純金放入坩堝內，將中間合金放入合金槽內，裝好石英罩加上蓋，用密封膠將 石英罩及上蓋密封好； 開啟真空泵，打開抽氣閥門，開始抽真空，當壓力表顯示為-〇.IPa，往爐內充氬氣； 設定加熱溫度為900~1000°C，開始升溫，待高純金完全熔化后，投入中間合金； 啟動按鈕開始拉鑄，形成金棒； 5) 、將熔鑄的金棒在拉絲機上逐步拉細，直至要求的直徑。拉絲過程中的模具延伸率為 5%~18%，拉絲速度為3~15m/s; 6) 、拉絲的成品線傳到退火工序退火，根據性能要求設定合適的溫度進行退火； 7) 、打開覆層液開關使覆層液緩慢流出，根據直徑要求設定相應的覆層速度，速度為 l~10m/s;即在鍵合銅絲表面附上一層有機物層，有機物層由10%表面活性劑、10%溶劑、10% 凝固劑及70%高分子化合物組成；具體方式為使鍵合銅絲從退火爐出線后浸入注滿涂敷液 體的槽子，依靠液體表面張力的作用使銅線浸潤在液面以下，使有機物層均勻涂布于鍵合 銅絲表面； 8) 、涂敷了有機物層的銅線直接進入烘烤箱，在150-300°C下進行在線烘干； 9) 、將貼好標簽的銅絲，低軸每10軸、高軸每6軸放入塑料袋中進行包裝，用塑封封口 機封好袋口，封口應平整、牢固，放入包裝盒內。
[0011] 實施例2 按以下表1中指定的各組分含量重復實施例1的方法： 表1實施例1-2產品組分含量以及產品性能指標
【主權項】
1. 一種抗氧化鍵合銅絲，其特征在于：它包括抗氧化鍵合銅絲，所述銅絲的純度 多99. 99wt%，所述銅絲表面涂覆有厚度為5-60納米的有機物層。
2. 根據權利要求1所述一種抗氧化鍵合銅絲的制備方法，其特征在于：包括以下步 驟： 1)提純-純度為99. 99wt%的銅電解提純出純度為99. 999wt%的高純銅； 2沖間合金-制作中間合金，所述中間合金指鈣-銅中間合金、銀-銅中間合金、鍺-銅 中間合金； 3) 所述制作中間合金，包括以下順序的工藝步驟： a. 按重量百分比稱取步驟2)得到的高純銅98%-99%，稱取鈣或銀或鍺1%-2% ; b. 投料，將高純銅和鈣或銀或鍺放入坩堝中； c. 真空恪煉：真空恪煉的溫度達到銅的恪點后，待完全恪化后保持溫度精煉； d. 澆鑄，將合金液倒入石墨錠模中； 以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金； 4) 、豎式熔煉：將步驟3)得到的中間合金在惰性氣體氬氣的保護下進行熔煉，拉鑄，形 成銅棒；熔煉溫度為900-1300°C ; 5) 、拉絲：將熔鑄的銅棒在拉絲機上逐步拉細，直至要求的直徑；其拉絲過程中的模具 延伸率為5%-18%，拉絲速度為3-15m/s ; 6) 、退火：退火溫度為300-600°C，退火速度為0. 3-2m/s，退火后進行表面處理； 7 )、覆層：覆層為本發明的關鍵工序，退火后的表面處理指在鍵合銅絲表面涂覆有機物 層，該有機物層由10-12%聚乙烯吡咯烷酮表面活性劑、10-20%異丙醇/正硅酸四乙酯/氨 水溶劑、10-15%聚合氯化鋁凝固劑其余為有機硅絕緣漆； 8)、包裝。
3. 根據權利要求2所述一種抗氧化鍵合銅絲的制備方法，其特征在于：所述有機物層 由10%聚乙烯吡咯烷酮表面活性劑、10%異丙醇/正硅酸四乙酯/氨水溶劑、10%聚合氯化 鋁凝固劑其余為有機硅絕緣漆。
4. 根據權利要求2所述一種抗氧化鍵合銅絲的制備方法，其特征在于：所述有機物層 由10%油烯醇聚氧乙烯醚表面活性劑、20%異丙醇/正硅酸四乙酯/氨水溶劑、15%的聚丙 烯酰胺凝固劑其余有機硅絕緣漆。
【專利摘要】本發明公開了一種抗氧化鍵合銅絲，該銅絲表面涂覆有厚度為5-60納米的有機物層；本發明還公開一種該抗氧化鍵合銅絲的制備方法，它包括以下步驟：提純、制作合金、豎式熔煉、拉絲、退火、覆層、包裝，通過該方法制作的抗氧化鍵合銅絲具有較好的低長弧度，可以有效防止了鍵合銅絲的氧化，使制備出的鍵合銅絲在儲存和運輸中保證不產生氧化，并且該覆層材料可以耐受200℃以上的高溫，從而有效解決銅線氧化問題。
【IPC分類】H01L21-48, H01L23-49
【公開號】CN104835798
【申請號】CN201510143530
【發明人】李天祥
【申請人】山東科大鼎新電子科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月30日