[发明专利]一种金钯银合金复合键合丝及其制造方法

说明书

一种金钯银合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金镀层；所述芯线按重量计含有金45‑72%，银25‑49%，钯3‑6%；所述金镀层的厚度为20‑200nm。本发明还提供上述金钯银合金复合键合丝的一种制造方法。本发明的金合金复合键合丝具有优异的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉强度高，焊点接合性好，且能降低成本。

技术领域

本发明涉及IC、LED封装用的键合丝，具体涉及一种金钯银合金复合键合丝及其制造方法。

背景技术

键合丝（bonding wire，又称键合线）是连接芯片与外部封装基板（substrate）和/或多层线路板（PCB）的主要连接方式。键合丝的发展趋势，从产品方向上，主要是线径细微化、高车间寿命（floor life）以及高线轴长度；从化学成分上，主要有铜线（包括裸铜线、镀钯铜线、闪金镀钯铜线）在半导体领域大幅度取代金线，而银线和银合金线在LED以及部分IC封装应用上取代金线。另外一个重要方向是金合金线的发展，以进一步降低成本并且保持或提高键合过程的各项性能要求。

传统的由纯金材质制成的金键合丝，其具备优异的化学稳定性和导电导热性能，因而被广泛用作IC内引线。但随着国际金价的不断上涨， 金键合丝的价格也一路攀升，导致终端产品的成本过高，不利于企业提高竞争力。除此之外，金键合丝的抗拉强度较低（例如直径20微米的金键合丝，在焊接后，其最高抗拉强度不足5克力），延伸率不容易控制。以上两方面因素成为阻碍金键合丝应用与发展的瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金钯银合金复合键合丝以及这种金钯银合金复合键合丝的制造方法，这种金钯银合金复合键合丝具有优异的抗氧化性能和抗硫化性能，抗拉强度高，焊点接合性好，且能降低成本。采用的技术方案如下：

一种金钯银合金复合键合丝，其特征在于包括芯线和包覆在芯线外面的金镀层；所述芯线按重量计含有金45-72%，银25-49%，钯3-6%；所述金镀层的厚度为20-200nm。

本发明的金钯银合金复合键合丝中，芯线中除了金之外，还含有25-49%的银，银和金能充分固溶，起到固溶强化的作用，提高线材的抗拉强度；在此基础上加入含量3-6%的钯（Pd），能有效地改善线材的抗氧化、抗硫化性能和１焊球型，改善封装产品在热冲击试验中的可靠性，并提升线材强度。在芯线表面包覆金镀层，可有效发挥金的特性，进一步起到抗氧化和抗硫化作用；而且，由于线材表面包覆有金镀层，可有效提升线材与芯片及基板的接合能力，有效提升可靠性。简而言之，本发明的金钯银合金复合键合丝焊点接合性好、抗氧化抗硫化能力强、抗拉强度高，相对于纯金键合丝而言，本发明的金钯银合金复合键合丝用于IC、LED 封装中，能降低成本并改善纯金线抗拉强度不足的问题，而其他性能均能达到纯金键合丝的性能要求。

上述金镀层成分通常是纯度为99%（2N）-99.99%（4N）的金。

本发明还提供上述金钯银合金复合键合丝的一种制造方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）熔铸：按比例将金、银和钯混合，经过真空熔炼和定向连续引铸工艺，获得直径为6-8毫米的芯线线材；

（2）拉丝：对步骤（1）得到的芯线线材进行拉丝，获得直径为15-40 um的芯线；

（3）采用电镀工艺在步骤（2）获得的芯线表面上形成金镀层，金镀层的厚度为20-200nm，得到镀金线；

（4）最后退火：步骤（3）电镀完成后，对镀金线进行最后退火，在退火过程中采用N₂来做为退火气氛，退火炉有效长度为600-1000mm，退火温度为300-600℃，退火速率为60-120m/min；

（5）冷却：最后退火结束后，将镀金线冷却至20-30℃，得到所需的金钯银合金复合键合丝。