[其他]绝缘铝线

说明书

本发明涉及用阳极氧化膜来电气绝缘的铝线。这种导线在微电子技术领域内具有许多不同的用途。例如，非常细的铝和金基导线通常用于将集成电路的端子与引线架连接。连接或用楔-楔焊接或是用球-楔焊接来完成。目前在焊接中使用的金线或铝线，都不是绝缘的。然而，对于绝缘的焊接线有着特别的需要，尤其是对于超大规模集成电路，需要用绝缘的焊接线将许多芯片与引线架连接起来。

这种需要的存在是因为裸焊接线从芯片连接至引线架时必须在某种程度上避免导线与导线接触和导线与电路接触。因为导线必须间隔得很大和小心地连成回路，以便将它们与它们的周围隔离，这个要求严格地限制了芯片的可能引线数目。适当地绝缘的焊接线实际上可放宽连成回路和导线间隔的严格几何要求，因为导线与导线和导线与电路接触将不导致电路发生故障。

绝缘导线因为二个原因在焊接中现在不使用。第一，已经知道导线表面上的绝缘材料与导线表面上的灰尘一样严重地损害导线粘合程度。第二，用普通的导线绝缘材料例如塑料，要满意地绝缘非常细的导线已经证明是非常困难的。

联邦德国专利申请DE3335848A公开了一种将绝缘铝线连接到电子电路的接点的方法，该方法涉及使用超声波振动。绝缘铝线简称作阳极化铝线，它包括一条有30至60微米直径的铝芯和一层厚0.1至1微米的氧化铝膜。“氧化铝膜”层理解为密封多孔阳极氧化膜。在我们的处理中，由这种层提供的绝缘层应用于微电子技术已经普遍地证明是不足的。

为了说明构成本发明的改进设计，首先需要简短地讨论阳极氧化的性质。当一个铝质衬底被放置在电解液中而作为阳极时，在表面上形成一氧化膜，藉在金属/氧化物界面上金属转换成氧化物而增加其厚度。根据不同环境，可以形成二种不同的阳极氧化膜：

ⅰ）当电解液对氧化铝有显著的溶解作用时，形成多孔阳极氧化膜。这包括邻近金属/氧化物界面的一层薄的阻挡层，和一层厚得多的多孔层，在多孔层中有细孔从氧化物/电解液界面扩散到阻挡层。氧化膜的连续生长涉及输送物质上下细孔，而膜的最终厚度主要是取决于阳极氧化的时间。

ⅱ）当使用的电解液对氧化物没有显著的溶解作用时，形成一层非多孔或阳挡层阳极氧化膜。这层膜的厚度主要是取决于阳极氧化电压，而一般是每伏1.0至1.4毫微米。

几乎所有工业的阳极氧化是在得出多孔阳极氧化膜的条件下，使用铬酸、硫酸或草酸进行的。对于大多数用途来说，这些膜中的细孔需要密封，而这通常用膜暴露在沸水里的方法完成，沸水水合表面氧化铝，使其隆起，以便在它们的外端堵塞细孔。氧化铝膜是一个应用于这种密封多孔阳极氧化膜的技术术语。

阻挡层薄膜作为绝缘体被广泛地使用在电解电容器中。本发明建立在发现下列事实上，即非多孔或阻挡层阳极氧化膜能形成在铝线上，这不仅提供良好的绝缘也提供其他有益的特性。一个方面，本发明提供包括阻挡层阳极氧化膜绝缘的绝缘铝线。在合适的环境下，这种绝缘铝线能满足微电子技术工业的需要。然而，借助将部分阻挡层转换为水化氧化铝，能使绝缘性能得到进一步的改善。因此在另一个方面，本发明提供包括一层内部阻挡层阳极氧化膜和一层水合氧化铝外层的二层绝缘的绝缘铝线。这种产品在干燥的环境中显示出绝缘性能的改善，而在潮湿的环境中的性能有较少的不利的影响。

铝线通常的直径范围是从10至1000微米。目前在微电子技术工业中使用的导线，一般的直径是25至30或100至400微米。直径在10微米以下的线不容易制造。在1000微米以上直径的线，可以证明用其他方法绝缘更具吸引力。

导线可以用纯铝或铝合金制造。纯铝可以用在导线的强度不是最重要的地方，而具有能在其上面形成平坦无疵的阳极氧化膜的优点。铝-1%-硅线通常是使用在微电子技术工业中，而能用来制成本发明的绝缘线。但是，它包含硅相粒子，这种粒子在阳极氧化的过程中会在导线的表面上形成缺陷。在多数情况，这种缺陷是无关紧要的。当缺陷有关紧要时，最好采用单相铝合金，例如铝-1%-镁，它较纯铝强度高，而且是用于本发明的最好合金。铝镁合金的附加优点是形成的阳极氧化膜比较脆，可以如下面叙述的帮助焊接。

要达到显著的电气绝缘，阻挡层阳极氧化膜应当至少是0.01微米厚。制造超过约0.3微米厚的阻挡层膜是有困难的，因为在要求的高阳极氧化电压下，电介质会击穿。阻挡层膜的最佳厚度的范围一般是0.1至0.25微米。

如上所指出的，当阻挡层阳极氧化膜被暴露在热或沸水中时，外表面成为水合的且受到相当的膨胀。化学变化是复杂的，但可近似的概括为：