[发明专利]一种用于微型封装的金属丝

说明书

本发明涉及一种用于微型封装的金属丝，属于半导体技术领域。本发明所述金属丝的组成成分以质量分数计，包括银90‑99％，铜0.5‑5％，金0.5‑5％，镓、镍、铈、铂、铟均为20‑200PPM，经熔铸和拉丝后，制成截面直径≤50μm的金属丝；本发明以高纯银材为基础，添加合金元素，其可以大幅度降低成本，同线径的导电率高于传统键合金属丝；本发明所述金属丝适用于集成电路、大规模集成电路的微型化封装，也适用于分立器件、LED封装；本发明所述金属丝的生产工艺方便实用。

技术领域

本发明涉及一种用于微型封装的金属丝，属于半导体技术领域。

背景技术

半导体封装用金属丝是封装行业的基础材料之一，它决定着集成电路的发展水平，所需要的金属丝需要具备机械强度好，成球特性好，接合性好，易于作业和焊接的特性。

传统使用的金属丝是一种微合金化高纯金丝，常用碱土金属、稀有和稀土金属、过渡金属以总质量分数0.0001％-0.01％加入高纯Au制成，但是近几年来，黄金市值一路飙升，不到十年时间黄金原料价格增长了140％，给使用金属丝的厂家，增加了沉重的原材料成本，同时也大大增加了生产厂商的生产及流动成本。

在研发方面，随着先进半导体封装技术进入中国大陆，对大陆厂商也提出了更高的要求，金属丝电参数、强度参数、成球参数等要求越来越高，由于封装器件尺寸的不断减小，常规的金属丝已经达到了其能力极限，这就要求有直径更细、强度更高的金属丝来适应超细间距的封装器件，并且，要求金属丝有更短的热影响区来满足超低弧键合的要求。

贵金属包覆的金属复合材料可以使金属丝进一步微细化，这样既可缩短键合间距，又可以发展超大规模集成电路高密度封装，目前开发出的金包钯复合丝，金包铂复合丝，铂包金复合丝，金包银复合丝，金包铜复合丝，金包铝复合丝等等，现有中国专利文献CN102437136，公开了一种金银系键合合金丝，包括基材及镀在基材表面的镀层，其中基材为总纯度≥99.9％的银材，且银材中添加有合金元素Ca、Pd、Au，镀层为黄金，本发明以高纯银材为基础，添加合金元素，并在银材表面镀有黄金，这类的键合金属丝具有易成球、易键合以及良好的弧形可控性，可以提高写信键合时的键合强度，保证应用时的生产效率，但是，包覆型合金丝难加工或加工工艺复杂，难以形成产业化。

合金型金丝金属丝，金和银在液态和固态都能无限固溶，显著提高金属丝的强度，抗振动破断性能优良，当合成环状时，球颈不会发生断裂，芯片也不会因为球软而发生破裂，现有中国专利文献CN103194637A公开了一种键合合金银丝，银＜90wt％，金3.0wt％-10.0wt％，钯3.0wt％-8.0wt％得到得合金导电能力强，具有一定的抗氧化性、良好的可塑性，较高的断裂负荷和较好的伸长率，但是，钯金属属于贵金属，其价格导致键合金丝依然具有较高的成本。

为了满足微电子工业对低成本、高性能新型金属丝的迫切需求，国内外许多公司和研究机构都在从事金丝替代产品的研究工作，其中，铜丝成为研究封装引线的热门材料，铜丝具有优良的力学性能和低成本，但是在实际应用中存在一些缺点，例如铜丝过硬导致第二焊点容易逃丝，铜丝具有高氧化特性，打开包装后容易氧化或者使用时采用氮氢混合气体加以保护，危险性增加。

综上所述，制备一种强度高，性能好，成本低的微细化金属丝具有显著的意义。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中键合金丝成本高，性能不好的技术问题，提供一种用于微型封装的金属丝。

本发明公开了一种合金组合物，以所述合金组合物的总质量计，包括：银90-99wt％，铜0.5-5wt％，金0.5-5wt％，镓20-200PPM，镍20-200PPM，铈20-200PPM，铂20-200PPM，铟20-200PPM。