[发明专利]一种提高单晶铜键合丝封装性能的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶铜键合丝的制备工艺，具体涉及到一种提高单晶铜键合丝产品封装性能的制备工艺。

背景技术

键合丝作为封装用内引线，是生产集成电路和半导体分立器件的基础材料之一。随着集成电路及半导体器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展，普通键合丝势必将向高密度、低弧度、耐高温的超细键合丝发展。单晶铜键合丝由于具有纯度高、力学性能良好、导电性能优异、热学性能出色、性能稳定及价格便宜等优点，可以用于生产高保真的传输导线、高传输频率的网络通讯电缆、及微型器件用的微细导线等，应用广泛。由于单晶铜键合丝球焊技术的兴起发展，单晶铜键合丝正逐步代替键合金丝应用于集成电路封装领域，必将在微电子封装业中起到越来越重要的作用。

涉及单晶铜键合丝的生产技术及其工艺优化引起了人们很大的兴趣和关注。美国专利US20070169857A1公开了一种单晶铜线的生产方法，该方法选用金、铜、银、铝和镍中的一种或几种金属为原材料，加热熔融后，以金属晶体为晶源，用恰克拉斯基(Czochralski)法或布里奇马利(Bridgmari)法得到单晶铜丝，再经切割、成型后得到单晶铜线；该专利还采用电阻率测试、XRD、GDS、SEM等分析手段，具体分析比较了所生产的单晶铜线与普通铜线的电阻系数、晶体分析结果、元素分析结果及表面形貌等。国内专利CN101524721A公开了一种以铜为原材料、经过多道拉拔工序制备出线径小至0.015mm单晶铜键合丝的方法，其流程为：在高真空炉内以定向凝固方式拉制Φ4-8mm单晶铜杆——先后通过大拉、中拉、小拉、细拉等拉丝工序得到单晶铜微细丝——乙醇超声清洗——退火——复绕分卷；此方法中，经过退火软化后的单晶铜键合丝保留了较高的温度，在高温下容易与空气中的氧气发生氧化反应，单晶铜表面的氧化铜膜会大大降低产品的键合封装可靠性，从而影响单晶铜键合丝产品的封装性能。在生产线径细小的单晶铜键合丝时，可以采取一定的措施尽快将退火后的单晶铜丝降温，而后干燥，以达到减小单晶铜键合丝氧化，提高键合性能的目的。在集成电路封装中，对单晶铜键合丝性质均一程度、表面清洁程度等要求苛刻，尘埃等小颗粒物质对单晶铜键合丝的封装工艺的影响主要体现在：1)堵塞劈刀；2)键合丝通路污染，影响键合丝的成球；3）污染物离子含量高时，会腐蚀焊盘；4）附着于单晶铜键合丝表面的小颗粒物质有可能在键合过程中进入小尺寸的涂层厚度内或金属联线间，形成针孔和杂质源而破坏产品性能。现有的铜丝生产工艺中，常以冷凝水冷却铜丝，再吹风干燥来达到迅速降温、减小氧化的目的。由于冷凝水中含有润滑剂、消泡剂等杂质，会对键合丝带来污染；另外，单晶铜丝线径更细小，吹风干燥会造成单晶铜键合丝结构损伤，产品品质下降。

发明内容

针对上述单晶铜键合丝生产过程中的不足，为在不带入尘埃等杂质及不影响单晶铜键合丝产品性能的前提下达到减少单晶铜丝氧化、提高其封装性能的目的，本发明旨在提出一种提高单晶铜键合丝封装性能的制备工艺。

为达上述目的，本发明提供一种提高单晶铜键合丝封装性能的制备工艺，其步骤为：

1)   将单晶铜杆通过拉丝工序后形成直径为0.01mm～0.5mm的细小单晶铜键合丝；

2)   将经过乙醇超声波清洗器洗涤后的单晶铜键合丝作退火软化加工处理，以使单晶铜键合丝获得较高的破断力和延伸率；

3)   将退火后的单晶铜键合丝穿过乙醇冷却槽作急速冷却处理，防止单晶铜键合丝在高温下与空气中的氧气发生氧化反应，减少单晶铜键合丝表面氧化膜的生成，提高单晶铜键合丝的封装性能；

4)   将通过乙醇冷却槽急速冷却后的单晶铜键合丝进行干燥处理；

5)   将干燥后的单晶铜键合丝复绕分卷及真空包装。

本发明中，在乙醇冷却槽前设置退火管，将经过退火管高温退火后的单晶铜键合丝穿过乙醇冷却槽，对退火后的单晶铜键合丝进行急速冷却处理；乙醇冷却槽的入口端与退火管的出口端间隔设置；在乙醇冷却槽后设置一块吸水毛毡，在吸水毛毡后安装红外快速干燥器；通过毛毡吸水擦拭和红外热干燥对进入复绕分卷工序的单晶铜键合丝表面进行清洁、干燥。