一种金属线及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种金属线，由质量百分含量的以下各组分组成：铍0.0001％‑0.0050％、铁0.0001％‑0.0010％、硅0.0001％‑0.001％、铂0.0001％‑0.0010％、钒0.001％‑0.0050％、钙0.0001％‑0.0050％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％‑0.01％，余量为铜；制备方法为：(1)熔炼；(2)拉丝；(3)细拉；(4)电镀；(5)抽真空；(6)二次拉丝；(7)退火；(8)包装。本发明专利技术能满足键合各方面力学性能并能形成更好表面保护膜的金属铜线，且生产工艺简便，能使加工材料获得优良力学性能的金属铜线的制备工艺，满足实际使用要求。

A Metal Wire and Its Production Process

【技术实现步骤摘要】
一种金属线及其生产工艺
本专利技术涉及一种金属线及其生产工艺，属于半导体封装的引线材料及其生产工艺

技术介绍
微电子器件芯片的键合工序，是指在一定温度下采用超声加压的方式将键合丝两端分别焊接在芯片焊盘和引线框架引脚上，实现芯片内部电路与外部电路的连接。早期的键合丝多由纯金制成，但随着黄金资源的日益稀缺、价格持续攀升，微电子封装成本大幅上升，为此业内人士研发成功了以铜丝产品来替代昂贵的金丝产品，此类比较典型的产品如国家知识产权局于2008年9月24日授权公告的ZL200610154487.4名称为“键合铜丝及其制备方法”和2008年10月22日授权公告的ZL200610154485.5名称为“一种键合铜丝及其制备方法”的专利技术专利产品。这些键合铜丝价格低廉，且在拉伸、剪切强度和延展等方面的性能优于金丝，已经成功应用于如：DIP、SOP和功率器件等产品的封装生产。但是，随着微电子器件芯片行业日益、快速向小型化、多引脚高密度方向发展，对于键合铜丝的性能要求也越来越苛刻，特别是在键合工艺中，要求键合铜丝具备良好的耐高温氧化和耐热稳定性，以及与表面镀金、镀钯类引线框架产品具有较好的接合性及焊接性；另外由于封装密度加大、打线数量增多，除了进一步缩减键合铜丝的线径外，还有必要在铜丝表面镀层，以减少短路现象发生。中国专利文献CN1949493A公布了一种键合铜线的制备方法，其主要的工艺流程为：提供铜材料，电解提纯5N铜，金属单晶水平连铸得到6N铜，制备中间合金，金属单晶水平连铸制得键合铜丝坯料，拉伸，退火，分卷，真空包装。这一工艺过程主要存在以下几点缺陷：第一、在这一工艺过程中，采用水平连铸制得键合铜丝的坯料，水平连铸的过程非常复杂，不易控制；第二、将中间合金与铜进行熔合不进行任何工艺处理就进行水平连铸，会导致铜合金中的其他金属元素的不均匀分散，从而影响产品的力学性能；第三、经过水平连铸后的键合铜丝坯料存在应力集中现象，不对其进行去应力退火会造成产品成品的瑕疵，从而影响产品的力学性能。中国专利文献CN101386930A公布了一种键合铜线的制造方法，其工艺过程如下：区熔精炼，参杂制造铸锭，轧制并真空退火，拉伸并真空退火，再拉伸，在保护气氛中退火，成品检验，包装，入库。相对于中国专利文献CN1949493A公布的键合铜线的制备方法，该制备方法较为简单，易于控制，同时在拉伸后进行退火处理，改善了产品的力学性能，但该制造方法依然存在以下缺陷：浇铸形成的铜合金铸锭存在应力集中，不对其进行相关的热处理就直接进行轧制，成品力学性能不均匀，成品含有水气，成品面层的覆盖率偏低，这些将直接影响成品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术存在的不足，提供一种金属线及其生产工艺，能满足键合各方面力学性能并能形成更好表面保护膜的金属铜线，且生产工艺简便，能使加工材料获得优良力学性能的金属铜线的制备工艺，满足实际使用要求。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种金属线，由质量百分含量以下各组分组成：铍0.0001％-0.0050％、铁0.0001％-0.0010％、硅0.0001％-0.001％、铂0.0001％-0.0010％、钒0.001％-0.0050％、钙0.0001％-0.0050％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％-0.01％，余量为铜。作为上述技术方案的改进，所述金属线的生产工艺包括以下步骤：步骤(1)熔炼：通过将微量元素铍Be、铁Fe、硅Si、铂Pt、钒V、钙Ca、不可避免的其它杂质元素加至原料铜中(添加元素在10PPM以下)，进行加温混合，熔炼呈8mm的铜线；步骤(2)拉丝：(2.1)粗拉工序：通过模具挤压将8mm铜线拉伸成1mm；(2.2)中拉工序：通过模具挤压将1mm铜线拉伸成0.1mm；步骤(3)细拉：通过模具挤压将0.1mm铜线拉伸成0.05mm；步骤(4)电镀：步骤(4.1)表面镀钯：对酸洗后的0.05mm的高纯铜线通过镀钯漕进行电镀纯钯保护层，电镀纯钯的纯度要求大于99.999％，镀钯层的重量百分比控制在1.2％-8.8％，其余为铜；步骤(4.2)表面镀金：在步骤(4.1)的基础上，对0.05mm的高纯铜线通过金漕进行电镀纯金保护层，电镀纯金的纯度要求大于99.999％，镀金层的重量百分比控制在0.08％-0.12％，其余为铜；步骤(5)抽真空：在步骤(4)的基础上，将电镀后的金属铜线置于真空状态且低温长时间烘烤；步骤(6)二次拉丝：通过模具挤压将电镀后的金属铜线拉伸成0.05mm；步骤(7)退火：经热处理达到客户要求的断裂负荷和延伸率；步骤(8)复绕：通过绕线设备将成品金属铜线绕成客户要求的长度；步骤(9)包装：将成品金属铜线进行真空包装，配合包装盒、干燥剂进行包装。作为上述技术方案的改进，步骤(1)中所述进行加温混合的温度温度控制在1000-2000℃。作为上述技术方案的改进，步骤(3)中所述细拉工序是以达到客户要求的直径为准。作为上述技术方案的改进，步骤(5)中所述低温为80-100℃，时间为8-24小时。作为上述技术方案的改进，步骤(7)中所述退火还包括一个中间去应力退火，所述中间去应力退火的温度为150-600℃，时间为6-12小时。作为上述技术方案的改进，经过中间去应力退火处理的金属铜线在随后的复绕过程中的保证其不发生任何变形量。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：(1)本专利技术所述金属铜线的生产工艺，通过模具挤压实现粗拉和细拉两道工序，极大提高了金属线的成型稳定性和质量，使得铜线中的各元素均匀分布，从而提高产品的力学性能。(2)本专利技术所述生产工艺中增加了抽真空流程，增加金属线使用寿命，去除金属线的水气、使金属线面层达到百分之96的覆盖率，金属线的圆度更好。附图说明图1为本专利技术所述金属线生产工艺流程示意图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本专利技术的内容。实施例1(以制备直径20μm的金属铜线为准)：金属铜线各组分质量百分比含量如下：铍0.0001％、铁0.0001％、硅0.0001％、铂0.0001％、钒0.001％、钙0.0001％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％，余量为铜。制备工艺如下：步骤(1)熔炼：称量好各微量元素，将微量元素铍Be、铁Fe、硅Si、铂Pt、钒V、钙Ca、不可避免的其它杂质元素加至原料铜中(添加元素在10PPM以下)，置入真空炉熔炼坩埚中，抽真空至10ˉ3Pa后回充氩气至真空炉内微正压，进行加温混合(所述进行加温混合的温度控制在1000-2000℃)，制得铜液浇注入模具，做出8mm的铜线；步骤(2)拉丝：(2.1)粗拉工序：将8mm的铜棒继续置入真空炉熔炼坩埚中进行加温(抽真空至10ˉ3Pa回充氩气至真空炉内微正压)至熔融状态，通过模具挤压将8mm铜线拉伸成1mm；(2.2)中拉工序：将1mm的铜线继续置入真空炉熔炼坩埚中进行加温(抽真空至10ˉ3Pa回充氩气至真空炉内微正压)至熔融状态，通过模具挤压将1mm铜线拉伸成0.1mm；步骤(3)细拉：对0.1mm铜线进行真空环状水幕方式迅速冷却，再通过模具挤压将0.1mm铜线拉伸成0.018mm-0.050mm(具体地，所述细拉工序是以达到客户要求的直径为准)；步骤(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属线，其特征在于：由质量百分含量以下各组分组成：铍0.0001％‑0.0050％、铁0.0001％‑0.0010％、硅0.0001％‑0.001％、铂0.0001％‑0.0010％、钒0.001％‑0.0050％、钙0.0001％‑0.0050％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％‑0.01％，余量为铜。

【技术特征摘要】
1.一种金属线，其特征在于：由质量百分含量以下各组分组成：铍0.0001％-0.0050％、铁0.0001％-0.0010％、硅0.0001％-0.001％、铂0.0001％-0.0010％、钒0.001％-0.0050％、钙0.0001％-0.0050％，不可避免的其它杂质元素总量0.0001％-0.01％，余量为铜。2.根据权利要求1所述的金属线的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)熔炼：通过将微量元素铍Be、铁Fe、硅Si、铂Pt、钒V、钙Ca、不可避免的其它杂质元素加至原料铜中(添加元素在10PPM以下)，进行加温混合，熔炼呈8mm的铜线；步骤(2)拉丝：(2.1)粗拉工序：通过模具挤压将8mm铜线拉伸成1mm；(2.2)中拉工序：通过模具挤压将1mm铜线拉伸成0.1mm；步骤(3)细拉：通过模具挤压将0.1mm铜线拉伸成0.05mm；步骤(4)电镀：步骤(4.1)表面镀钯：对酸洗后的0.05mm的高纯铜线通过镀钯漕进行电镀纯钯保护层，电镀纯钯的纯度要求大于99.999％，镀钯层的重量百分比控制在1.2％-8.8％，其余为铜；步骤(4.2)表面镀金：在步骤(4.1)的基础上，对0.05mm的高纯铜线通过金漕进行电镀纯金保护层，电镀纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘实，霍建平，
申请(专利权)人：上海万生合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31