一种键合丝的有机防氧化方法技术

本发明专利技术公开了一种防止铜键合丝的有机防氧化方法，所采用的办法是在铜键合丝拉丝工艺的后期加入有机防氧化工艺处理来解决微米级铜键合丝极易氧化的问题。与现有的技术相比，本发明专利技术可以让微米级铜键合丝的防氧化性能大大提高，从而有效保证微米级铜键合丝表面不生成氧化点、进而在微电子封装互连中可以拥有更优异的电性能以及封装稳定性能；这种方法制备得到的微米级铜键合丝的抗氧化性能优异，并且能够较大程度上降低生产成本，本发明专利技术对铜键合丝的防氧化方法乃至到铜线键合封装市场有重大的推广意义。

【技术实现步骤摘要】
一种键合丝的有机防氧化方法
本专利技术涉及微电子封装互连用键合丝的制造领域，尤其涉及一种微米级铜键合丝拉丝过程中用有机物处理的防氧化方法。
技术介绍
键合丝是微电子封装互连领域关键的四大基础材料之一，在键合丝的生产制造过程中，需要将直径从数千微米的粗丝逐步拉制到符合使用要求直径为数十微米的细丝，而这个过程要靠安装在拉丝机上的拉丝模组来实现。然而，微米级的铜键合丝因为其极大的比表面积，更容易被氧化而在键合丝表面产生氧化点。氧化的键合丝在EFO处理时会影响极其影响封装的导电性、键合性等，这在微电子封装领域中是不允许出现的，目前采用的通用的方法是在金属表面镀一层贵金属如钯金，起到一定的抗氧化的作用，但是生产成本大幅增加，并且材料硬度明显增加，不利于键合。目前由于整个微电子行业的集成度进一步加大，进而在引线键合方面留给封装键合的空隙也越来越小，因此整个行业对键合丝的要求也越来越高，对于目前的纯金属键合丝来说，随着键合丝直径的减小，只有纯铜键合丝能满足强度要求与电子迁移率以及电导率和散热性要求；对于铜键合丝的防氧化问题，目前所用的方法主要是在铜表面形成一层金属保护层的无机保护，然而这种这种方法可以在一定程度上防止铜键合丝发生氧化，但却增加了铜键合丝的生产成本；其次铜金属表面的金属保护层的厚度与致密度也难以精确控制。咪唑类有机物具有咪唑环，能较好的和金属通原子中的3d10进行配位，形成配位键，铜原子与咪唑换的不断配合，从而在微米级铜线表面形成一层使微米级铜线与空气隔绝的保护膜，该膜层良好的致密度和耐热性能更好的保证微米级铜线在储存期间更好的保护铜丝表面，防止其氧化。由于上述所用的咪唑类化合物所形成的有机保护膜的分解温度正好位于引线键合温度附近，所以使用本有机保护方法制备的微米级铜键合丝在引线键合的过程中，随着键合温度达到有机保护膜的分解点之后有机保护膜的分解，洁净的微米级铜金属线便露出来实现互联键合；而其他尚未升温区域依然保持有机保护膜的防氧化保护。因此，寻找一种方法既能使保证铜键合丝表面不被氧化，提高微米级铜键合丝在封装应用中的可靠性与导电性，进而进一步推进铜键合丝在整个封装行业中的大规模应用，因而解决氧化问题是十分必要的，本专利技术所涉及的咪唑类化合物可以作为一种优异的有机防氧化保护膜引入微米级纯铜键合丝的制作工艺中。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种防止铜键合丝表面氧化的有机保护方法，该方法简单有效，一方面可以在铜键合丝的拉丝过程完成之后立即进行防氧化处理，处理工艺简单，持续时间短，也同时能与整个生产工艺保持同步进行，提高最终的库存成品率，降低生产成本；另一方面，由于有机防氧化保护膜的分解温度位于键合温度附近，有机保护膜的及时分解性为键合过程中铜线的键合过程防氧化也提供了相应的保护。一种键合丝的有机防氧化方法，包括以下步骤：(1)将拉丝工艺得到的成品铜丝通过8％－25％的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s以上；(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)制备有机保护溶液，保证有机保护溶液处理槽的温度为5℃－50℃、pH值为0－9，有机保护溶液溶液为咪唑类化合物和小分子脂肪酸混合而成，其中咪唑类有机物的浓度为0.5－10g/L，小分子有机酸为含量为1－25g/L；(4)将上述干燥之后的键合丝通入有机保护溶液处理槽之中，保证整个通过过程在0.5－80左右；将经过镀膜处理之后的键合丝热风风干，最后绕线保存。其中，可以保护的铜键合丝的直径尺寸为10μm－500μm，所采用的铜键合丝中铜的含量为80.00％－99.99％之间。其中，在拉拔得到相应微米级铜键合丝需要对其进行去表面氧化点预处理与刻蚀处理。其中，将拉拔出的铜丝经过一个装有稀硫酸浓度为8％－25％之间的酸洗与刻蚀槽，并保持酸洗与刻蚀槽中的硫酸温度为25℃－40℃。其中，使用的有机包覆物为咪唑类有机物，具体为苯基咪唑、苯并咪唑、烷基苯并咪唑类有机物中的一种或多种，其化学式如下：其中，R￣R6所表示的为氢原子或者烷基取代基。其中，咪唑类有机物的分解温度介于150－350℃之间。其中，有机溶剂需要保持的pH范围为0－9。其中，小分子脂肪酸具体是指甲酸、乙酸、丙酸或者其混合酸。整体键合丝在有机溶剂中的处理时间为1－3s。为实现上之所述，本专利技术采用在微米级铜线拉丝工艺结束之后增加有机防氧化工艺，以实现在生产过程中铜线的有机防氧化工艺的引入过程。具体步骤如下：(1)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)保证有机保护溶液处理槽的温度、pH值、浓度等保持预设参数，其中保证有机保护液的具体处理温度在5到50℃之间，pH值介于0－9之间，小分子脂肪酸的比重为1－25g/L，咪唑类化合物的比重为0.5－10g/L。(4)将上述干燥之后的键合丝通入有机保护溶液处理槽之中，保证整个通过过程在1s左右；(5)将经过镀膜处理之后的键合丝热风风干，最后绕线保存。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)由于微米级铜丝极易氧化，而咪唑类化合物由于其拥有咪唑环，能较好的和金属通原子中的3d10进行配位，形成包覆的防氧化保护膜(2)由于咪唑环中的氮原子与铜的配位是一对一配位，所以可以在铜表面形成一层均匀且包覆度完整的单分子抗氧化保护膜；(3)由于咪唑环中的氮原子与铜的配合力度较强，所以使用本方法得到的抗氧化铜键合丝的抗氧化特性在一定温度范围内性能优异。(4)本专利技术所用的咪唑类化合物其分解温度位于焊接温度区域，在引线键合时，当温度达到保护膜的分解温度保护膜便开始分解露出洁净的铜键合丝以便于键合。(5)铜键合丝表面的抗氧化保护膜可以达到单分子层，而且制备工艺简单，可以最大程度上的降低微米级铜键合丝的生产成本。(6)铜丝上形成的有机抗氧化烯保护膜将一直存在存放环节，该保护膜可以有效防止铜丝的氧化直到引线键合时温度将其分解。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术作进一步说明实例一：一种键合丝的有机防氧化方法，包括以下步骤：(1)将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右。(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)保证有机保护溶液处理槽的温度为25℃、pH值为8、苯基咪唑的浓度为1g/L，小分子有机酸为3.5mol/L，其中乙酸60％、丙酸40％。(4)将上述干燥之后的键合丝通入有机保护溶液处理槽之中，保证整个通过过程在1s－3s左右；(5)将经过镀膜处理之后的键合丝热风风干，最后绕线保存。具体来说，实例一得到的具体在空气中的抗氧化时间可以保持8个月左右。实例二：一种键合丝的有机防氧化方法，包括以下步骤：(1)将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右。(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)保证有机保护溶液处理槽的温度为25℃、pH值为8、苯并咪唑的浓度为1g/L，小分子有机酸为3.5mol/L，其中乙酸60％、丙酸40％。(4)将上述干燥之后的键本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合丝的有机防氧化方法，包括以下步骤：(1)将拉丝工艺得到的成品铜丝通过8％－25％的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s以上；(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)制备有机保护溶液，保证有机保护溶液处理槽的温度为5℃－50℃、pH值为0－9，有机保护溶液溶液为咪唑类化合物和小分子脂肪酸混合而成，其中咪唑类有机物的浓度为0.5－10g/L，小分子有机酸为含量为1－25g/L；(4)将上述干燥之后的键合丝通入有机保护溶液处理槽之中，保证整个通过过程在0.5－80左右；(5)将经过镀膜处理之后的键合丝热风风干，最后绕线保存。

【技术特征摘要】
1.一种键合丝的有机防氧化方法，包括以下步骤：(1)将拉丝工艺得到的成品铜丝通过8％－25％的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s以上；(2)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；(3)制备有机保护溶液，保证有机保护溶液处理槽的温度为5℃－50℃、pH值为0－9，有机保护溶液溶液为咪唑类化合物和小分子脂肪酸混合而成，其中咪唑类有机物的浓度为0.5－10g/L，小分子有机酸为含量为1－25g/L；(4)将上述干燥之后的键合丝通入有机保护溶液处理槽之中，保证整个通过过程在0.5－80左右；(5)将经过镀膜处理之后的键合丝热风风干，最后绕线保存。2.如权利要求1所述的键合丝的有机防氧化方法，其特征在于：可以保护的铜键合丝的直径尺寸为10μm－500μm，所采用的铜键合丝中铜的含量为80.00％－99.99％之间。3.如权利要求1所述的键合丝的有机防氧化方法，其特征在于，在拉拔得到相应微米级铜键合丝需要对...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔成强，张昱，周章桥，
申请(专利权)人：广东禾木科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44