CN114005807B - 一种镀金钯铜基键合丝及其制备方法 - Google Patents

一种镀金钯铜基键合丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镀金钯铜基键合丝，包括以下重量百分比的材料制备而成，铜90％‑93％，铂0.005‑0.006％，铈0.001‑0.005％，金6％‑9％，钯0.4％‑0.9％。铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。本发明的母合金基材与镀层之间结合性好，镀层不易发生脱落。

Description

一种镀金钯铜基键合丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及键合丝技术领域，具体涉及一种镀金钯铜基键合丝及其制备方法。
背景技术
集成电路中半导体封装需要用到一种关键的材料-键合丝(BondingWires)，电子行业的快速发展，促进了键合丝制造技术的快速发展。键合丝是一种直径精细的高拉伸强度金属丝，是集成电路、半导体分立器件和LED发光管制造过程中必不可少的封装内引线。常见的有合金键合丝、铜键合丝、铝键合丝、金键合丝等。键合丝需具备的特质是耐腐蚀、传导性、连接性好，键合速度快。
但目前复合键合丝的生产和使用过程中仍然存在一些问题，目前已经报道的生产复合键合丝的工艺中，多是将芯材铸锭拉拔至直径1mm以下甚至直径100μm以下的细丝后再进行电镀或真空镀在芯材母线表面制备包覆层，这种加工方法的缺点在于：首先，所采用的连续电镀或真空镀工艺成本较高，细丝镀覆效率较低，且电镀液中通常含有有毒的氰化物等物质，不利于环保；其次，细丝进行镀覆后拉拔至产品尺寸的过程中，镀层与芯材经历的协调变形过程较短使得二者界面结合力不足，同时由于电镀或真空镀获得的镀层致密性以及与芯材的结合性欠佳，拉拔或使用过程中易出现镀层脱落的现象；再次，镀覆时采用的丝材直径越细，初始镀层厚度的不均匀性导致的最终键合丝表面镀层厚度的不均程度越高，进而导致键合丝的性能不一致，同时由于镀层厚度不均匀导致键合过程中得到高尔夫球的几率越高，键合质量降低。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种镀金钯铜基键合丝及其制备方法，母合金基材与镀层之间结合性好，镀层不易发生脱落。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种镀金钯铜基键合丝，包括以下重量百分比的材料制备而成，铜90％-93％，铂0.005-0.006％，铈0.001-0.005％，金6％-9％，钯0.4％-0.9％。
优选的，所述铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。
优选的，所述铜的纯度高于99.99％。
优选的，所述金的纯度高于99.99％。
本发明的另一个目的在于公开了一种如上述任意一项所述的镀金钯铜基键合丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，
(1)、将铜、铂、铈按照重量百分比经机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在惰性气体保护条件下使用感应电炉加热使其熔化，拉铸成直径为10mm的合金丝棒，经大、中拉再到微拉至直径为40～80μm，得到母合金基材；
(2)、在所述母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理；
(3)、将光刻胶层与母合金基材剥离，母合金基材的表面完成粗糙化；
(4)、将粗糙化后的母合金基材进行清洗；
(5)、将清洗后的母合金基材进行电镀处理，电镀液为软金电镀液；
(6)、将电镀后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，超声波功率为500～600W，输出频率为20～45KHz，处理时间为20～60min；
(7)、将经过步骤(6)处理后的母合金基材放入镀钯液进行化学镀钯，镀钯液的钯离子浓度为10-40克每升；
(8)、将镀钯后的母合金基材进行退火处理；
(9)、用稀释后的酸液对键合丝进行清洗，然后经超声波清洗，再经高纯水清洗、烘干；
(10)、将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年；
(11)、取出键合丝，将键合丝进行复绕、分卷、包装。
优选的，所述步骤(1)中惰性气体为氩气或者是氮气。
优选的，所述步骤(4)中清洗的介质为酒精。
优选的，所述步骤(7)中镀钯条件为镀钯液的pH值控制在9-10，镀钯液的温度控制在25-70摄氏度。
优选的，所述步骤(8)中退火处理采用氮气保护环境下热处理，热处理温度为300℃-450℃，处理时间控制在0.8S-1.5S。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明通过在母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理，后续在剥离光刻胶层时增加了母合金基材表面的粗糙度，提升了金与母合金基材之间的接触面积，增加了电镀时金与母合金基材之间的附着力，同时通过光刻胶处理不会改变母合金基材的物理性能。
2、本发明通过对电镀金后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，提升了镀金层表面的粗糙度，增加了钯层与镀金层之间的接触面积，使得在镀钯时能够增加镀钯层与镀金层之间的附着力。
3、本发明将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年，由于母合金基材表面和镀金层的表面具有一定的粗糙度，使得在镀金和镀钯的过程中可能会由于工艺问题出现一些孔隙，通过将其置于深海底部承受深海静压，能够有效提升键合丝各层之间的结合附着力，使得键合丝各层之间结合的更加密实紧致，消除孔隙，改善键合丝的物理性质。
具体实施方式
以下将通过实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明实施例说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明实施例。如在本发明实施例说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
实施例1
一种镀金钯铜基键合丝，其特征在于：包括以下重量百分比的材料制备而成，铜93％，铂0.006％，铈0.005％，金6.089％，钯0.9％。
近一步的，所述铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。
近一步的，所述铜的纯度高于99.99％。
近一步的，所述金的纯度高于99.99％。
本实施例还公开了一种如上述任意一项所述的镀金钯铜基键合丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，
(1)、将铜、铂、铈按照重量百分比经机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在氩气或者是氮气气体保护条件下使用感应电炉加热使其熔化，拉铸成直径为10mm的合金丝棒，经大、中拉再到微拉至直径为40μm，得到母合金基材；
(2)、在所述母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理；
(3)、将光刻胶层与母合金基材剥离，母合金基材的表面完成粗糙化；
(4)、将粗糙化后的母合金基材进行清洗，清洗的介质为酒精；
(5)、将清洗后的母合金基材进行电镀处理，电镀液为软金电镀液；
(6)、将电镀后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，超声波功率为500W，输出频率为20KHz，处理时间为60min；
(7)、将经过步骤(6)处理后的母合金基材放入镀钯液进行化学镀钯，镀钯液的钯离子浓度为10克每升；镀钯液的pH值控制在9，镀钯液的温度控制在25摄氏度；
(8)、将镀钯后的母合金基材进行退火处理；退火处理采用氮气保护环境下热处理，热处理温度为300℃，处理时间控制在1.5S；
(9)、用稀释后的酸液对键合丝进行清洗，然后经超声波清洗，再经高纯水清洗、烘干；
(10)、将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年；
(11)、取出键合丝，将键合丝进行复绕、分卷、包装。
实施例2
一种镀金钯铜基键合丝，其特征在于：包括以下重量百分比的材料制备而成，铜92％，铂0.005％，铈0.004％，金7.591％，钯0.4％。
近一步的，所述铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。
近一步的，所述铜的纯度高于99.99％。
近一步的，所述金的纯度高于99.99％。
本实施例还公开了一种如上述任意一项所述的镀金钯铜基键合丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，
(1)、将铜、铂、铈按照重量百分比经机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在氩气或者是氮气气体保护条件下使用感应电炉加热使其熔化，拉铸成直径为10mm的合金丝棒，经大、中拉再到微拉至直径为60μm，得到母合金基材；
(2)、在所述母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理；
(3)、将光刻胶层与母合金基材剥离，母合金基材的表面完成粗糙化；
(4)、将粗糙化后的母合金基材进行清洗，清洗的介质为酒精；
(5)、将清洗后的母合金基材进行电镀处理，电镀液为软金电镀液；
(6)、将电镀后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，超声波功率为550W，输出频率为30KHz，处理时间为40min；
(7)、将经过步骤(6)处理后的母合金基材放入镀钯液进行化学镀钯，镀钯液的钯离子浓度为30克每升；镀钯液的pH值控制在9.5，镀钯液的温度控制在50摄氏度；
(8)、将镀钯后的母合金基材进行退火处理；退火处理采用氮气保护环境下热处理，热处理温度为370℃，处理时间控制在1.2S；
(9)、用稀释后的酸液对键合丝进行清洗，然后经超声波清洗，再经高纯水清洗、烘干；
(10)、将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年；
(11)、取出键合丝，将键合丝进行复绕、分卷、包装。
实施例3
一种镀金钯铜基键合丝，其特征在于：包括以下重量百分比的材料制备而成，铜90.3％，铂0.005％，铈0.003％，金9％，钯0.692％。
近一步的，所述铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。
近一步的，所述铜的纯度高于99.99％。
近一步的，所述金的纯度高于99.99％。
本实施例还公开了一种如上述任意一项所述的镀金钯铜基键合丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，
(1)、将铜、铂、铈按照重量百分比经机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在氩气或者是氮气气体保护条件下使用感应电炉加热使其熔化，拉铸成直径为10mm的合金丝棒，经大、中拉再到微拉至直径为40～80μm，得到母合金基材；
(2)、在所述母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理；
(3)、将光刻胶层与母合金基材剥离，母合金基材的表面完成粗糙化；
(4)、将粗糙化后的母合金基材进行清洗，清洗的介质为酒精；
(5)、将清洗后的母合金基材进行电镀处理，电镀液为软金电镀液；
(6)、将电镀后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，超声波功率为600W，输出频率为45KHz，处理时间为20min；
(7)、将经过步骤(6)处理后的母合金基材放入镀钯液进行化学镀钯，镀钯液的钯离子浓度为40克每升；镀钯液的pH值控制在10，镀钯液的温度控制在70摄氏度；
(8)、将镀钯后的母合金基材进行退火处理；退火处理采用氮气保护环境下热处理，热处理温度为450℃，处理时间控制在0.8S；
(9)、用稀释后的酸液对键合丝进行清洗，然后经超声波清洗，再经高纯水清洗、烘干；
(10)、将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年；
(11)、取出键合丝，将键合丝进行复绕、分卷、包装。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：包括以下重量百分比的材料制备而成，铜90％-93％，铂0.005-0.006％，铈0.001-0.005％，金6％-9％，钯0.4％-0.9％；
所述制备方法包括以下步骤，
(1)、将铜、铂、铈按照重量百分比经机械混合后放入高纯石墨坩埚中，在惰性气体保护条件下使用感应电炉加热使其熔化，拉铸成直径为10mm的合金丝棒，经大、中拉再到微拉至直径为40～80μm，得到母合金基材；
(2)、在所述母合金基材的表面涂抹一层光刻胶层，并对光刻胶层进行高温处理；
(3)、将光刻胶层与母合金基材剥离，母合金基材的表面完成粗糙化；
(4)、将粗糙化后的母合金基材进行清洗；
(5)、将清洗后的母合金基材进行电镀处理，电镀液为软金电镀液；
(6)、将电镀后的母合金基材通过超声波处理器进行处理，超声波功率为500～600W，输出频率为20～45KHz，处理时间为20～60min；
(7)、将经过步骤(6)处理后的母合金基材放入镀钯液进行化学镀钯，镀钯液的钯离子浓度为10-40克每升；
(8)、将镀钯后的母合金基材进行退火处理；
(9)、用稀释后的酸液对键合丝进行清洗，然后经超声波清洗，再经高纯水清洗、烘干；
(10)、将清洗后的键合丝装袋置于深海底部承受深海静压，静置1～3年；
(11)、取出键合丝，将键合丝进行复绕、分卷、包装。
2.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述铜基键合丝由基础材料铜添加铂和铈构成母合金基材，并在母合金基材制成的微细金属丝表面镀金然后镀钯而构成该铜基键合丝。
3.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述铜的纯度高于99.99％。
4.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述金的纯度高于99.99％。
5.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中惰性气体为氩气或者是氮气。
6.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中清洗的介质为酒精。
7.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中镀钯条件为镀钯液的pH值控制在9-10，镀钯液的温度控制在25-70摄氏度。
8.根据权利要求1所述的一种镀金钯铜基键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中退火处理采用氮气保护环境下热处理，热处理温度为300℃-450℃，处理时间控制在0.8S-1.5S。
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