基于单晶铜键合丝的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单晶铜键合丝的制备方法，所述单晶铜键合丝的制备方法分为两个步骤：（1）采用连铸单晶铜棒作为拉制单晶铜键合丝的起始材料，同时采用微机程控、主动放线、拉力精度小于1mN的交流伺服电机驱动的拉丝设备拉制出单晶铜键合丝；（2）拉制好的单晶铜键合丝经过表面厚度为0.5um~1um电镀贵金属钯处理和1um厚度有机环氧涂层处理，进行双层防护；通过这个方式最后得到具有多重保护涂层的单晶铜键合丝，这种键合丝具有价格低廉，延伸率高、力学、电学性能好、而且抗氧化性能好的键合丝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种键合丝的制备方法，特别涉及一种基于单晶铜并具有多重保护涂层的键合丝的制备方法。
技术介绍
键合丝主要应用于LED封装，集成电路、晶体管等半导体器件的电极或芯片与外部引线的连接，是半导体工业中不可或缺的材料，其重要功能决定了用作键合丝的材料需要具有良好的电导率，优异的延展性及化学稳定性等，目前的LED封装及IC封装中，金(Au) 键合丝占据90%以上用量。黄金价格昂贵且日益上涨，给出货量最大的低端LED，IC封装带来沉重的成本压力，此外，市场的驱动要求芯片密度更高，价格更低，功耗更小，这使得封装向着细间距，多引脚，小焊盘，小键合点的方向发展，业界因而对于成本低廉、性能稳定的新型材料用以取代黄金键合丝具有非常迫切的需求。铜(Cu)键合丝价格低廉，仅为金(Au)线价格的20%_40%，并且铜(Cu)的电阻率为 1.6 μ Ω/cm，优于金(Au)的电阻率2. 3 μ Ω/cm ；同时，金(Au)的热传导率只有铜(Cu)的 60%-70%，此外，铜(Cu)在焊接过程中不容易与铝形成金属间化合物，有利于键合的可靠性。 因此铜(Cu)键合丝是替代金(Au)线的一个良好选择。但铜(Cu)与金(Au)的性能差异带来铜(Cu)键合丝以下两个致命不足1、铜 (Cu)拉制过程中的加工硬化，使得难以拉制与黄金键合丝一样细的线径；2、铜(Cu)的稳定性远低于金(Au)，在保存及焊接过程中容易氧化，导致邦定芯片的性能恶化甚至失效，需要改变目前的邦定工艺，以及对键合丝进行防氧化处理，尽管目前对于提高抗氧化性有电镀钯(Pd)的处理，但是电镀层的厚度以及其对于提高抗氧化性的作用和焊接性能的影响，仍然在进一步研究之中，这些问题导致铜基键合丝的制备和使用都存在巨大困难。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种价格低廉，延伸率高，抗氧化性能好的。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种，所述单晶铜键合丝的制备方法分为两个步骤(1)采用连铸单晶铜棒作为拉制单晶铜键合丝的起始材料，同时采用微机程控、主动放线、拉力精度小于ImN的交流伺服电机驱动的拉丝设备拉制出单晶铜键合丝；(2)拉制好的单晶铜键合丝经过表面厚度为0.5um^lum电镀贵金属钯处理和Ium厚度有机环氧涂层处理，进行双层防护；具体的工艺流程如下a、将99. 99%高纯无氧铜原料放入感应炉熔炼在1100° C下进行熔炼，以0. 5^1米/小时的速度连铸直径6-10mm的单晶铜棒；b、将拉制好的连铸单晶铜棒经大拉机拉制成直径为1.5mm的单晶铜棒，再将拉制好的铜棒经微机程控、交流伺服电机驱动的拉丝机拉制成直径为0. 15mm的单晶铜线；c、在温度为200°C的退火复绕设备上进行热处理，再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机多道拉制成直径为0. OlSmnTO. 025mm的单晶铜键合丝；d、将拉制成的单晶铜键合丝经过0.5um^lum厚度电镀钯处理，再经过Ium厚度热蒸发有机环氧涂层处理。本专利技术的有益效果是上述工艺制备的单晶铜键合丝与金键合丝及现有的铜键合丝相比，具有以下优点1)价格低廉，仅为黄金键合丝价格的20-40%；2)与采用常规多晶铜棒相比，单晶铜棒的抗拉强度为135MPa，比多晶铜棒的抗拉强度170MPa降低约20%，相应的屈服强度降低18%，其延伸率提高约2. 7倍，断面收缩率提高5. 5倍，有利于铜材料拉拔过程中的塑性变形，配合精密拉拔技术，可以拉制出 0. 025mm-0. 018mm超细线径，覆盖现有的黄金键合丝的各种尺寸；3)材料的力学、电学性能好，直径0.025mm的镀膜铜键合丝，断裂强度>10g，延伸率为 5%-9%，电阻率<1. 9x10-8 Ω · m，达到或者超过相同尺寸的黄金邦定丝的力学、电学性能，可替代用于中低端LED封装，IC封装领域的黄金键合丝；4)键合丝性能稳定，抗氧化性能好，真空包装条件下货架期达一年以上，大大优于没有抗氧化涂层的裸铜键合丝，双层镀膜的单晶铜键合丝焊接性能好，可直接在现有用于邦定黄金丝的设备上进行焊接邦定，由于超薄有机涂层的存在，焊接过程中涂层熔化的表面张力有利于焊接的成球性和缩小焊球尺寸，直径0. 025mm的单晶铜键合丝，焊球直径为 45-50umo具体实施例方式以下是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，凡是依据本专利技术的技术实质对以下实施例所作的任何简单修饰或等同变化与修饰，均仍属本专利技术技术方案的范围内。实施例一一种，所述单晶铜键合丝的制备方法分为两个步骤(1)采用连铸单晶铜棒作为拉制单晶铜键合丝的起始材料，同时采用微机程控、主动放线、拉力精度小于ImN的交流伺服电机驱动的拉丝设备拉制出单晶铜键合丝；(2)拉制好的单晶铜键合丝经过表面厚度为0.5um^lum电镀贵金属钯处理和Ium厚度有机环氧涂层处理，进行双层防护；具体的工艺流程如下a、将99.99%高纯无氧铜原料放入感应炉熔炼在1100° C下进行熔炼，以0. 5米/小时的速度连铸直径6mm的单晶铜棒；b、将拉制好的连铸单晶铜棒经大拉机拉制成直径为1.5mm的单晶铜棒，再将拉制好的铜棒经微机程控、交流伺服电机驱动的拉丝机拉制成直径为0. 15mm的单晶铜线；c、在温度为200°C的退火复绕设备上进行热处理，再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机多道拉制成直径为0. 018mm的单晶铜键合丝；4d、将拉制成的单晶铜键合丝经过0. 5um厚度电镀钯处理，再经过Ium厚度热蒸发有机环氧涂层处理，最后得到具有多重保护涂层的单晶铜键合丝，这种键合丝具有价格低廉，延伸率高、力学、电学性能好、而且抗氧化性能好的键合丝。实施例二一种，所述单晶铜键合丝的制备方法分为两个步骤(1)采用连铸单晶铜棒作为拉制单晶铜键合丝的起始材料，同时采用微机程控、主动放线、拉力精度小于ImN的交流伺服电机驱动的拉丝设备拉制出单晶铜键合丝；(2)拉制好的单晶铜键合丝经过表面厚度为0.5um^lum电镀贵金属钯处理和Ium厚度有机环氧涂层处理，进行双层防护；具体的工艺流程如下a、将99.99%高纯无氧铜原料放入感应炉熔炼在1100° C下进行熔炼，以1米/小时的速度连铸直径IOmm的单晶铜棒；b、将拉制好的连铸单晶铜棒经大拉机拉制成直径为1.5mm的单晶铜棒，再将拉制好的铜棒经微机程控、交流伺服电机驱动的拉丝机拉制成直径为0. 15mm的单晶铜线；c、在温度为200°C的退火复绕设备上进行热处理，再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机多道拉制成直径为0. 025mm的单晶铜键合丝；d、将拉制成的单晶铜键合丝经过Ium厚度电镀钯处理，再经过Ium厚度热蒸发有机环氧涂层处理，最后得到具有多重保护涂层的单晶铜键合丝，这种键合丝具有价格低廉，延伸率高、力学、电学性能好、而且抗氧化性能好的键合丝。实施例三一种，所述单晶铜键合丝的制备方法分为两个步骤(1)采用连铸单晶铜棒作为拉制单晶铜键合丝的起始材料，同时采用微机程控、主动放线、拉力精度小于ImN的交流伺服电机驱动的拉丝设备拉制出单晶铜键合丝；(2)拉制好的单晶铜键合丝经过表面厚度为0.5um^lum电镀贵金属钯处理和Ium厚度有机环氧涂层处理，进行双层防护；具体的工艺流程如下a、将99.99%高纯无氧铜原本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于单晶铜键合丝的制备方法，其特征在于：所述单晶铜键合丝的制备方法具体工艺流程如下：ａ、将９９．９９％高纯无氧铜原料放入感应炉熔炼在１１００°Ｃ下进行熔炼，以０．５～１米／小时的速度连铸直径６－１０ｍｍ的单晶铜棒；ｂ、将拉制好的连铸单晶铜棒经大拉机拉制成直径为１．５ｍｍ的单晶铜棒，再将拉制好的铜棒经微机程控、主动放线、拉力精度小于１Ｍｎ的交流伺服电机驱动的拉丝机拉制成直径为０．１５ｍｍ的单晶铜线；ｃ、在温度为２００℃的退火复绕设备上进行热处理，再经微机程控交流伺服电机驱动的拉丝机多道拉制成直径为０．０１８ｍｍ～０．０２５ｍｍ的单晶铜键合丝；ｄ、将拉制成的单晶铜键合丝经过０．５ｕｍ～１ｕｍ厚度电镀钯处理，再经过１ｕｍ厚度热蒸发有机环氧涂层处理。

【技术特征摘要】
1. 一种基于单晶铜键合丝的制备方法，其特征在于所述单晶铜键合丝的制备方法具体工艺流程如下a、将99.99%高纯无氧铜原料放入感应炉熔炼在1100° C下进行熔炼，以0. 5^1米/小时的速度连铸直径6-10mm的单晶铜棒；b、将拉制好的连铸单晶铜棒经大拉机拉制成直径为1.5mm的单晶铜棒，再将拉制好的铜棒经微机程控、主动放线、拉力精...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一平，
申请(专利权)人：王一平，
类型：发明
国别省市：84