一种改性铜键合丝的生产方法技术

本发明专利技术涉及芯片封装技术领域，且公开了一种改性铜键合丝的生产方法，包括以下步骤：S1、使用高纯度铜粉和石墨烯为原材料，以硬脂酸作为助磨剂，一并装入球磨罐中并密封，开始高能球磨，球磨的球体使用不锈钢球，球磨转速为450

【技术实现步骤摘要】
一种改性铜键合丝的生产方法


[0001]本专利技术涉及芯片封装
，具体为一种改性铜键合丝的生产方法。

技术介绍

[0002]在目前的LED半导体行业应用中，以铜线为基础的引线键合开始被广泛应用，相比于金、银键合丝来讲，铜线键合丝具有更低的成本，且其较高的高强度使得其更适合细小引线键合。在此基础上，我们提出了一种改性铜键合丝的生产方法，不仅可以得到更细致化的晶粒，在相同线径条件下，线材熔断时所能通过的最大的电流有较强的提升，本专利技术相比纯铜线材电阻值有明显提升，且相同线径条件下的抗拉伸强度要优于纯铜。

技术实现思路

[0003](一)技术方案
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种改性铜键合丝的生产方法，包括以下步骤：
[0005]S1、使用高纯度铜粉和石墨烯为原材料，以硬脂酸作为助磨剂，一并装入球磨罐中并密封，开始高能球磨，球磨的球体使用不锈钢球，球磨转速为450
‑
650RPM，球料比为30∶1，并在氩气环境下球磨4
‑
6h；
[0006]S2、将高能球磨后的罐体打开并取出，使用正庚烷多次洗涤混合后的样品，然后将样品放置于80℃、真空度10
‑
3Pa的真空干燥箱内干燥4
‑
6h，得到石墨烯和铜的混合细粉；
[0007]S3、将S2中的混合细粉放入电磁振动盘中，震动频率为60HZ，边振动边装料于冷等静压机的圆柱形弹性模具内，然后开始阶段增压与阶段泄压；
[0008]S4、将S3中的样品置于SPS放电等离子烧结炉内，抽真空至气压≤5Pa，施加30MPa的轴向压力开始烧结，整个过程需要持续通入氩气，将温度以100℃/min的升温速率从室温升至1900℃，然后保温10min，保温结束后，切断电流，试样随炉冷却，在炉温低于50℃时取出试样，即获得高纯铜与石墨烯的复合材料；
[0009]S5、使用压延设备对其所产出的复合材料进行正反修整压延直至长方形，并透过圆柱形模具进行拉拔，最终将材料拉拔至0.8mil键合丝线径；此过程中需要将圆柱型的复合材料，压延至6mm左右的长方形状，再经过圆形模具对材料进行拉拔修整；将材料从6mm拉至30μm时需要进行中间正火，期间正火温度在320
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380℃，全程需要用95％：5％的氮氢混合气作为保护气，将中间正火后的线材再次透过模具的拉拔至键合丝尺寸0.8mil；
[0010]S6、成品线材经400
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450℃的温度正火、浓度为0.5
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1％水油淬火及200
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250℃低温回火，全程需要用95％：5％的氮氢混合气作为保护气，退火速度为50
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70m/min，最终得到改性铜键合丝。
[0011]优选的，所述S1中，高纯铜粉的成分须在99.99％，其颗粒目数＜150目；石墨烯的状态为纳米片。
[0012]优选的，所述S1中高纯铜粉的相对质量为98％
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99％，石墨烯的相对质量为1％
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2％，硬脂酸的相对质量为1％
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2％。
[0013]优选的，所述S3中的弹性模具的制作材质为硅有机树脂。
[0014]优选的，所述S3中的增压阶段为：
[0015]升高压力至20
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50MPa，保压2min；
[0016]升高压力至80
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110MPa，保压5
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8min；
[0017]升高压力至140
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170MPa，保压10
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12min；
[0018]升高压力至200
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220MPa，保压15
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20min；
[0019]降压阶段为：
[0020]降低压力至120
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150MPa，保压100
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120s；
[0021]降低压力至70
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90MPa，保压80
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100s；
[0022]降低压力至40
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60MPa，保压60
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80s；
[0023]降低压力至10
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20MPa，保压40
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60s；随后泄至常压。
[0024](二)有益效果
[0025]本专利技术提供了一种改性铜键合丝的生产方法，具备以下有益效果：
[0026]本专利技术采用高能球磨、冷等静压、SPS放电烧结方式，得到石墨烯与高纯铜高致密化且组织较为均匀的复合材料，再通过对材料的压延、拉拔以及正火、淬火、回火等处理，不仅可以得到更细致化的晶粒，在相同线径条件下，线材熔断时所能通过的最大的电流有较强的提升，本专利技术相比纯铜线材电阻值有明显提升，且相同线径条件下的抗拉伸强度要优于纯铜。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的流程示意图；
[0028]图2为本专利技术与纯铜的金相对比图；
[0029]图3为本专利技术与纯铜的熔断电流数据对比图；
[0030]图4为本专利技术与纯铜的电阻值数据对比图；
[0031]图5为本专利技术与纯铜的断裂符合强度数据对比图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]如图1所示，本专利技术提供一种技术方案：一种改性铜键合丝的生产方法，包括以下步骤：
[0034]S1、使用高纯度铜粉(相对质量为98％
‑
99％)和石墨烯(相对质量为1％
‑
2％)为原材料，以硬脂酸(相对质量为1％
‑
2％)作为助磨剂，一并装入球磨罐中并密封，开始高能球磨，球磨的球体使用不锈钢球，球磨转速为450
‑
650RPM，球料比为30∶1，并在氩气环境下球磨4
‑
6h；
[0035]S2、将高能球磨后的罐体打开并取出，使用正庚烷多次洗涤混合后的样品，然后将
样品放置于80℃、真空度10
‑
3Pa的真空干燥箱内干燥4
‑
6h，得到石墨烯和铜的混合细粉；
[0036]S3、将S2中的混合细粉放入电磁振动盘中，震动频率为60HZ，边振动边装料于冷等静压机的圆柱形弹性模具内(该弹性模具的制作材质为硅有机树脂)，然后开始阶段增压与阶段泄压；
[0037]增压阶段为：
[0038]升高压力至20
‑
50MPa，保压2min；
[0039]升高压力至80
‑
110MPa，保压5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性铜键合丝的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用高纯度铜粉和石墨烯为原材料，以硬脂酸作为助磨剂，一并装入球磨罐中并密封，开始高能球磨，球磨的球体使用不锈钢球，球磨转速为450
‑
650RPM，球料比为30∶1，并在氩气环境下球磨4
‑
6h；S2、将高能球磨后的罐体打开并取出，使用正庚烷多次洗涤混合后的样品，然后将样品放置于80℃、真空度10
‑
3Pa的真空干燥箱内干燥4
‑
6h，得到石墨烯和铜的混合细粉；S3、将S2中的混合细粉放入电磁振动盘中，震动频率为60HZ，边振动边装料于冷等静压机的圆柱形弹性模具内，然后开始阶段增压与阶段泄压；S4、将S3中的样品置于SPS放电等离子烧结炉内，抽真空至气压≤5Pa，施加30MPa的轴向压力开始烧结，整个过程需要持续通入氩气，将温度以100℃/min的升温速率从室温升至1900℃，然后保温10min，保温结束后，切断电流，试样随炉冷却，在炉温低于50℃时取出试样，即获得高纯铜与石墨烯的复合材料；S5、使用压延设备对其所产出的复合材料进行正反修整压延直至长方形，并透过圆柱形模具进行拉拔，最终将材料拉拔至0.8mil键合丝线径；此过程中需要将圆柱型的复合材料，压延至6mm左右的长方形状，再经过圆形模具对材料进行拉拔修整；将材料从6mm拉至30μm时需要进行中间正火，期间正火温度在320
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380℃，全程需要用95％：5％的氮氢混合气作为保护气，将中间正火后的线材再次透过模具的拉拔至键合丝尺寸0.8mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄崧哲，徐锦旭，
申请(专利权)人：合肥矽格玛应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：