CN103606525A - 一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法 - Google Patents

一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法 Download PDF

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张鹏
栾冬
陈刚
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Harbin Institute of Technology
Harbin Institute of Technology Weihai
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Harbin Institute of Technology Weihai
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
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Abstract

本发明涉及一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，将铜箔片待连接表面用质量浓度为5％-30％的酸溶液进行清洗3-5分钟；而后加入质量浓度为10％-30％的稀土盐溶液，搅拌6-9分钟；再加入质量浓度为5％20％的双氧水溶液，静置4-6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50-200℃温度范围内与金丝连接。本发明处理工艺简单，设备要求低，过程高效可控，铜箔表面稀土膜均匀，覆盖良好，有效防止了铜箔连接过程中表面氧化，提高了连接成品率和连接件质量。

Description

一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域中金属间的连接质量控制，尤其涉及一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法。
背景技术
随着电子IT业的迅速发展，在以集成电路为代表微电子焊接技术中，超精细金属丝连接集成芯片的连接质量会显著影响器件的可靠性。据统计，由于接触不良而造成的失效占总失效率的33％以上。同时，基板引线密度需求提高，基板向短、轻、薄、高精细度、多引线、小节距的方向发展，铜箔较目前的基板材料具有高电阻率、高导热率、低成本等优点而具备广泛的应用潜力，但金丝与铜箔连接存在以下两个问题：第一，由于铜箔在空气中极易氧化，其表面形态以及杂质不仅影响微电子电路的接触连接，也影响连接后金丝球径大小与抗剪切强度；第二，金与铜的原予扩散嵌合性能并不理想，导致难以有效连接或连接质量欠佳。因此，需要采用合适的处理方法以保证其连接质量。目前，有色金属表面氧化层的去除主要有化学法，机械磨削法和电化学法，其中化学法中采用盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸等溶液进行酸洗，由于效率高而被广泛使用，但这些酸的腐蚀性很强，极易出现过酸洗和欠酸洗的现象，而且并不能提高金与铜界面扩散性能。
发明内容
为了解决金丝与铜箔的连接质量问题，本发明的目的在于提供一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，即去除铜箔表面氧化层与改善金铜界面扩散性能的一体化方法，具有操作简便、效率高、适合于推广应用的特点。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征是：将铜箔片待连接表面用质量浓度为5％-30％的酸溶液进行清洗3-5分钟；而后加入质量浓度为10％-30％的稀土盐溶液，搅拌6-9分钟；再加入质量浓度为5％-20％的双氧水溶液，静置4-6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50-200℃温度范围内与金丝连接。
本发明中的铜箔材料可以是纯铜或铜合金。
本发明中的铜箔可以是压延铜箔、电解铜箔或覆铜箔。
本发明中的酸溶液可以是盐酸、硝酸、硫酸或氢氟酸。
本发明中的稀土盐溶液可以是铈盐溶液或镧盐溶液。
本发明中的搅拌方式可以是机械搅拌、磁力搅拌或超声波搅拌方式。
本发明处理工艺简单，设备要求低，过程高效可控，铜箔表面稀土膜均匀，覆盖良好，有效防止了铜箔连接过程中表面氧化，提高了连接成品率和连接件质量。特别适合于金丝与与铜箔的连接，也适合于金与铜的异种部件互连。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将铜箔片待连接表面用质量浓度为5％的盐酸溶液进行清洗5分钟；而后加入质量浓度为30％的氯化铈溶液，搅拌9分钟；再加入质量浓度为20％的双氧水溶液，静置6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为86μm，连接件剪切测试强度为54.08MPa。
实施例2
将铜箔片待连接表面用质量浓度为15％的盐酸溶液进行清洗4分钟；而后加入质量浓度为20％的氯化铈溶液，搅拌7分钟；再加入质量浓度为15％的双氧水溶液，静置5分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在100℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为100μm，连接件剪切测试强度为38.64MPa。
实施例3
将铜箔片待连接表面用质量浓度为30％的盐酸溶液进行清洗3分钟；而后加入质量浓度为10％的氯化铈溶液，搅拌6分钟；再加入质量浓度为10％的双氧水溶液，静置4分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在200℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为98μm，连接件剪切测试强度为43.68MPa。
实施例4
将铜箔片待连接表面用质量浓度为10％的硫酸溶液进行清洗5分钟；而后加入质量浓度为30％的硫酸铈溶液，搅拌9分钟；再加入质量浓度为5％的双氧水溶液，静置6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为96μm，连接件剪切测试强度为36.21MPa。
实施例5
将铜箔片待连接表面用质量浓度为20％的硫酸溶液进行清洗4分钟：而后加入质量浓度为25％的硫酸铈溶液，搅拌7分钟；再加入质量浓度为20％的双氧水溶液，静置5分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在100℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为75μm，连接件剪切测试强度为67.94MPa。
实施例6
将铜箔片待连接表面用质量浓度为25％的硫酸溶液进行清洗3分钟；而后加入质量浓度为15％的硫酸铈溶液，搅拌6分钟；再加入质量浓度为10％的双氧水溶液，静置4分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在200℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为80μm，连接件剪切测试强度为56.59MPa。
实施例7
将铜箔片待连接表面用质量浓度为15％的硝酸溶液进行清洗5分钟；而后加入质量浓度为25％的硝酸铈溶液，搅拌9分钟；再加入质量浓度为15％的双氧水溶液，静置6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为104μm，连接件剪切测试强度为17.67MPa。
实施例8
将铜箔片待连接表面用质量浓度为25％的硝酸溶液进行清洗4分钟；而后加入质量浓度为20％的硝酸铈溶液，搅拌7分钟；再加入质量浓度为5％的双氧水溶液，静置5分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在100℃温度范围内与命丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为108μm，连接件剪切测试强度为28.66MPa。
实施例9
将铜箔片待连接表面用质量浓度为30％的硝酸溶液进行清洗3分钟；而后加入质量浓度为15％的硝酸铈溶液，搅拌6分钟；再加入质量浓度为10％的双氧水溶液，静置4分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在200℃温度范围内与金丝连接。
本实施例测试结果为：连接区直径为106μm，连接件剪切测试强度为32.88MPa。

Claims (6)

1.一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于：将铜箔片待连接表面用质量浓度为5％-30％的酸溶液进行清洗3-5分钟；而后加入质量浓度为10％-30％的稀土盐溶液，搅拌6-9分钟；再加入质量浓度为5％-20％的双氧水溶液，静置4-6分钟；取出铜箔片用超纯水冲洗吹干后在50-200℃温度范围内与金丝连接。
2.根据权利要求1所述的一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于，所述铜箔材料为纯铜或铜合金。
3.根据权利要求1所述的一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于，所述铜箔为压延铜箔、电解铜箔或覆铜箔。
4.根据权利要求1所述的一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于，所述酸溶液可以是盐酸、硝酸、硫酸或氢氟酸。
5.根据权利要求1所述的一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于，所述稀土盐溶液可以是铈盐溶液或镧盐溶液。
6.根据权利要求1所述的一种提高金丝与铜箔连接质量的处理方法，其特征在于，所述搅拌方式可以是机械搅拌、磁力搅拌或超声波搅拌方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106558703A (zh) * 2015-09-24 2017-04-05 Ls美创有限公司 电解铜箔、包括其的电极和二次电池及其制造方法

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PB01 Publication
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