[发明专利]一种铜键合丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是属于半导体材料技术领域，主要涉及的是一种低弧度、低硬度和具有良好抗氧化性能的铜键合丝。

背景技术

铜键合丝与金丝、铝丝相比具有优良的机械性能、电学性能、热学性能和低的金属间化合物增长，在很大程度上提高了芯片频率和可靠性，适应了低成本、细间距、高引出端元器件封装的发展。晶片铝金属化向铜金属化的转变，使得对于高速器件的新型封装设计来说，选择短铜丝键合并且间距小于50μm的铜焊区将在封装市场上成为倒装焊接工艺强有力的竞争对手。并且通过采用新工艺改进后，使铜丝键合比金丝键合更牢固、更稳定，尤其在大批量的高引出端、细间距、小焊区的IC封装工艺中，成为替代金丝的最佳键合材料。此外，电子封装高性能、多功能、小型化、便携式发展的趋势，不但对集成电路的性能要求在不断提升，而且对电子封装密度有了更高的要求，其中包括：封装的引脚数越来越多；布线节距越来越小；封装厚度越来越薄；封装体在基板上所占的面积比例越来越大；这些都要依靠低弧度、高性能的键含丝来实现。但是对于铜键合丝来说，由于其硬度较高，在大规模集成电路封装中很容易造成基板损伤。铜键合丝相对于键合金丝来说，其化学性能活泼较易氧化，从而降低了电子元器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服以上现有技术不足，提供一种具有低弧度、低硬度和良好抗氧化性的铜键合丝。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

铜键合丝材料中各成分重量百分比为La为0.0008～0.002wt％，Ce为0.001～0.003wt％，Ca为0.002～0.004wt％，Cu为99.99～99.995％。

制备铜键合丝方法，包括以下步骤：

a、铜键合丝坯料制备，采用定向凝固方法制备铜键合丝坯料；

b、将制备好的坯料进行拉制，其拉制速度为80～200m/min；

c、铜键合丝热处理过程中采用纯度大于99.999％的氢气加纯度大于99.999％的惰性气体对铜键合丝进行保护和光亮化处理，其中氢气的流量为0.6～1.2L/min，惰性气体的流量为1.0～1.6L/min；

d、铜键合丝的表面抗氧化处理，采用浓度为0.05％～10％的抗氧化剂均匀涂在铜键合丝表面，涂层厚度为0.002～0.012mm，并采用50～150℃热风将其吹干；

e、铜键合丝包装采用充氮包装，其中氮气纯度为99.999％。

本发明具有以下优点：

本发明的铜键合丝具有低弧度、低硬度和良好抗氧化性，避免了铜键合丝在常温下的氧化，使铜丝在常温下可以长期保存，能够适应电子封装高性能、多功能、小型化、便携式发展的需求。

具体实施方式

实施例1：铜键合丝材料中各成分重量百分比为La为0.0008％，Ce为0.001％，Ca为0.002％，Cu为99.995％。

制备铜键合丝方法，包括以下步骤：

a、铜键合丝坯料制备，采用定向凝固方法制备铜键合丝坯料；

b、将制备好的坯料进行拉制，其拉制速度为80m/min；

c、铜键合丝热处理过程中采用纯度大于99.999％的氢气加纯度大于99.999％的惰性气体对铜键合丝进行保护和光亮化处理，其中氢气的流量为0.6L/min，惰性气体的流量为1.0L/min；

d、铜键合丝的表面抗氧化处理，采用浓度为0.05％的抗氧化剂均匀涂在铜键合丝表面，涂层厚度为0.002mm，并采用50℃热风将其吹干；

e、铜键合丝包装采用充氮包装，其中氮气纯度为99.999％。

实施例2：铜键合丝材料中各成分重量百分比为La为0.001％，Ce为0.0015％，Ca为0.0025％，Cu为99.994％；

制备铜键合丝方法，包括以下步骤：

a、铜键合丝坯料制备，采用定向凝固方法制备铜键合丝坯料；

b、将制备好的坯料进行拉制，其拉制速度为100m/min；

c、铜键合丝热处理过程中采用纯度大于99.999％的氢气加纯度大于99.999％的惰性气体对铜键合丝进行保护和光亮化处理，其中氢气的流量为0.75L/min，惰性气体的流量为1.15L/min；

d、铜键合丝的表面抗氧化处理，采用浓度为1％的抗氧化剂均匀涂在铜键合丝表面，涂层厚度为0.005mm，并采用80℃热风将其吹干；

e、铜键合丝包装采用充氮包装，其中氮气纯度为99.999％。

实施例3：铜键合丝材料中各成分重量百分比为La为0.0012％，Ce为0.0018％，Ca为0.003％，Cu为99.992％。