CN112164685A - 一种有机包覆抗腐的键合银丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机包覆抗腐的键合银丝及其制备方法，属于键合丝加工技术领域。本发明所述的键合银丝表面包覆一层由2‑甲基硫代苯胺(C7H10NS)自组装的有机膜，有机膜的有效厚度为0.1‑5nm，其由配制有机包覆液、稀释有机包覆液、预清洗键合丝、有机包覆和清洗有机包覆键合丝五个步骤制备而得。本发明以2‑甲基硫代苯胺与银络合机理，用简单可控的工艺在键合银丝表面包覆一层有机物，隔绝键合银丝与环境中C、O、S的接触以提升其抗腐蚀性，进而提高键合银丝引线键合的稳定性，延长键合银丝的使用和保存时间来降低生产和储存成本。

Description

一种有机包覆抗腐的键合银丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机包覆抗腐的键合银丝及其制备方法，属于键合丝加工技术领域。
背景技术
键合银丝是半导体封装材料之一。随着半导体产业朝微型化、模块化和高度集成化方向发展，半导体封装的键合丝材料要求更细的线径并满足引线键合工作。更细线径的键合丝伴随着更大的比表面积，也更容易受到环境中C、O、S的腐蚀。这对键合银丝的抗腐蚀性提出了更高的要求。
裸银线的储存和使用寿命较短，增加了键合银丝的生产和储存成本；受腐蚀的键合银丝在引线键合工作时会严重影响键合丝封装的键合性和导电性。目前改善键合银丝抗腐蚀性的方法主要是在银表面加一层贵金属保护层，如钯金。这种方法可以隔绝银与环境中C、O、S的接触，在一定程度上提高银丝的抗腐蚀性，但额外增加电镀金属保护层工艺导致大幅度提高键合银丝的成本，使其无法得到广泛应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：提供一种有机包覆抗腐的键合银丝及其制备方法，这种方法工艺简单，可提升键合银丝的抗腐蚀性、提高引线键合稳定性以及降低键合银丝生产和储存成本。采用的技术方案如下：
键合银丝表面包覆一层由2-甲基硫代苯胺自组装的有机膜，有机膜的有效厚度为0.1-5nm，且厚度可由制备时长控制。有机膜隔绝键合银丝与环境中C、O、S的接触以提高键合银丝的抗腐蚀性。键合银丝中银含量为80.0-99.9wt％，其余为适用于银键合丝的其它元素，其它元素通常包括金属元素(Au、Pd、Pt、Cu、Al、In、Y、Ce等)以及非金属元素(Si、B等)。键合银丝的直径为18-50μm。
本发明还提供上述有机包覆抗腐的键合银丝的制备方法，包括下述步骤：
(1)配制有机包覆液：将2-甲基硫代苯胺溶解于50％乙醇溶液中，2-甲基硫代苯胺与50％乙醇溶液的用量比为0.5g-2.0g:100ml，溶解温度为30-40℃，搅拌溶解。
(2)稀释有机包覆液：将步骤(1)制备的有机包覆液与去离子水以体积比1:5-1:20进行稀释，搅拌均匀。
(3)预清洗键合丝：将键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在5-10s。
(4)有机包覆：将步骤(3)清洗过的键合银丝穿过水平浸渍镀膜槽，水平浸渍镀膜槽填满步骤(2)的稀释有机包覆液，浸渍镀膜的有效时间为1-5s，风干热干。
(5)清洗有机包覆键合丝：将步骤(4)完成有机镀膜的键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在5-10s。
本发明具有以下有益效果：
(1)工艺简单可控。2-甲基硫代苯胺极易溶于50％乙醇溶液并与键合银丝发生络合反应成膜；有机膜的有效厚度可由有机包覆液的浓度和有机包覆制备时长协同控制；有机包覆过程可以在键合银丝拉丝完成后进行，并且包覆过程的时间短，可以和整个键合银丝的生产工艺同步进行，保证产线效率。
(2)提升键合银丝的抗腐蚀性。2-甲基硫代苯胺上的S和N可以与Ag产生紧密络合，并使苯基朝外；2-甲基硫代苯胺自组装成膜包覆在键合银丝外面，具有疏水和隔绝环境中C、O、S的作用，维持键合银丝原有的导电性和金属光泽。
(3)提高引线键合稳定性。由于2-甲基硫代苯胺有机包覆膜的存在，键合银丝表面的腐蚀杂质减少，并且2-甲基硫代苯胺有机包覆膜会在200-300℃分解，引线键合过程中会更加稳定地形成良好的Free Air Ball(烧球),完成与电极的键合。
(4)降低生产和储存成本。2-甲基硫代苯胺有机包覆的键合银丝的使用时间和密封保存时间显著提升，生产和储存成本大幅降低。
附图说明
图1本发明键合丝的有机包覆镀膜的装置结构和工艺原理示意图。图中，1.引线装置；2.水洗、风干、热干；3.水平浸渍镀膜槽；4.风干、热干；5.水洗、风干、热干；6.收线装置。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
本发明所采用的有机包覆镀膜装置可以如图1所示，实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种有机包覆抗腐的键合银丝的具体实施方式，如下所述：
(1)配制有机包覆液：将2-甲基硫代苯胺溶解于50％乙醇溶液中，2-甲基硫代苯胺与50％乙醇溶液的用量比为1.5g:100ml，溶解温度为35℃，搅拌溶解。
(2)稀释有机包覆液：将步骤(1)制备的有机包覆液与去离子水以体积比1:5进行稀释，搅拌均匀。
(3)预清洗键合丝：将直径为23um键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在10s。键合银丝的含量为99.9wt％的银，其余为微量金属元素。
(4)有机包覆：将步骤(3)清洗过的键合银丝通过水平浸渍镀膜槽，水平浸渍镀膜槽填满步骤(2)的稀释有机包覆液，浸渍镀膜的有效时间为5s，风干热干。
(5)清洗有机包覆键合丝：将步骤(4)完成有机镀膜的键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在10s。
实施例2
本实施例提供了一种有机包覆抗腐的键合银丝的具体实施方式，如下所述：
(1)配制有机包覆液：将2-甲基硫代苯胺溶解于50％乙醇溶液中，2-甲基硫代苯胺与50％乙醇溶液的用量比为1.0g:100ml，溶解温度为40℃，搅拌溶解。
(2)稀释有机包覆液：将步骤(1)制备的有机包覆液与去离子水以体积比1:20进行稀释，搅拌均匀。
(3)预清洗键合丝：将直径为20um键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在5s。键合银丝的含量为99.9wt％的银，其余为微量金属元素。
(4)有机包覆：将步骤(3)清洗过的键合银丝通过水平浸渍镀膜槽，水平浸渍镀膜槽填满步骤(2)的稀释有机包覆液，风干热干，浸渍镀膜的有效时间为3s，风干热干。
(5)清洗有机包覆键合丝：将步骤(4)完成有机镀膜的键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在5s。
对比例1
本实施例提供了一种无有机包覆的键合银丝的具体实施方式，如下所述：
(1)预清洗键合丝：将直径为23um键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在10s。键合银丝的含量为99.9wt％的银，其余为微量金属元素。
(2)未进行有机包覆：将步骤(1)清洗过的键合银丝通过水平浸渍镀膜槽，水平浸渍镀膜槽填满去离子水，浸渍镀膜的有效时间为5s，风干热干。
(3)清洗键合丝：将步骤(2)未进行有机包覆的键合银丝进行水洗，风干热干，这个过程控制在10s。
实验例1高温硫化变色试验
测试方法：在体积为2.5L的烧瓶内投入6g硫粉，分别放入实施例1-2和对比例1所述的键合银丝进行高温硫化变色试验，在80℃恒温下测试，分别放置15min、30min、60min和120min后取出观察键合银丝的变色情况。
表1实施例1-2，对比例1所得键合银丝高温硫化变色试验结果
变色情况 0min 15min 30min 60min 120min
实施例1 银白 黄色 黄灰 灰色 灰黑
实施例2 银白 黄白 黄灰 灰色 灰黑
对比例1 银白 黄灰 灰色 深灰 灰黑
注：随硫化程度加重，键合银丝的颜色变化：白→黄→灰→黑。

Claims (6)

1.一种有机包覆抗腐的键合银丝，其特征在于，键合银丝表面包覆一层由2-甲基硫代苯胺(C7H10NS)自组装的有机膜，有机膜的有效厚度为0.1-5nm。
2.权利要求1所述的键合银丝，其特征在于，键合银丝中银含量为80.0-99.9wt％，其余为适用于银键合丝的其它元素。
3.权利要求1所述的键合银丝，其特征在于，键合银丝的直径为18-50μm。
4.制备如权利要求1-3任一项所述的键合银丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制有机包覆液：将2-甲基硫代苯胺溶解于50％乙醇溶液中，2-甲基硫代苯胺与50％乙醇溶液的用量比为0.5g-2.0g:100ml，溶解温度为30-40℃，搅拌溶解；
(2)稀释有机包覆液：将步骤(1)制备的有机包覆液与去离子水以体积比1:5-1:20进行稀释，搅拌均匀；
(3)预清洗键合丝：将键合银丝进行水洗，风干热干；
(4)有机包覆：将步骤(3)清洗过的键合银丝穿过水平浸渍镀膜槽，水平浸渍镀膜槽填满步骤(2)的稀释有机包覆液，风干热干；
(5)清洗有机包覆键合丝：将步骤(4)完成有机镀膜的键合银丝进行水洗，风干热干。
5.根据权利要求4所述的键合银丝的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中浸渍镀膜应控制在1-5s。
6.根据权利要求4所述的键合银丝的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)和步骤(5)清洗过程均应控制在5-10s。
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