CN114308595A - 一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层浸镀工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无氧铜键合丝表面浸镀领域，尤其涉及一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层镀钯工艺，在键合无氧铜丝表面处理过程中，采用浸镀工艺在铜丝的表面上镀一层薄而密的钯层，提高其防氧化性和焊接性，本发明中工艺稳定，能提高键合无氧铜丝线材的服役寿命和性能，而且具有更低的电阻率，浸镀工艺避免了电镀工艺对环境的污染，克服了传统工艺拉制过程中断线及镀层脱落等问题，制备的无氧铜丝的表面平整光滑，镀层均匀。

Description

一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层浸镀工艺

技术领域

本发明涉及无氧铜键合丝表面浸镀领域，尤其涉及一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层镀钯工艺。

背景技术

引线键合技术是半导体制造过程中连接集成电路(或其他器件)与其封装体的一种互连方法，引线键合技术属于最早的芯片封装技术，尽管出现了几种先进的封装技术如倒装芯片、晶圆级封装等，引线键合以其灵活和易于使用的特点，直到现在仍然有超过一半以上的器件使用引线键合为互连技术进行微电子封装。

键合线是微电子封装的五大结构材料之一，用于实现芯片和外部框架的电气连接，主要应用于晶体管集成电路大规模集成电路等各种半导体器件中作为内引线用于各种电子元器件(如二极管，三极管，IC卡等)的封装处理。随着封装的发展趋势向高密度、细间距的发展，键合线的尺寸也逐渐减小，对键合线的要求越来越高，传统的金键合线在导电和导热性能上已趋于极限，寻找线径更细、电学性能好并且成本效益高的替代产品受到了封装界的广泛关注。

铜键合线相较于金键合线具有更大的优势，例如成本效益高，铜线价格仅为金线的10％-40％，并且价格比较稳定；更好的导电和导热性能，铜的导电性比金高约25％；更高的刚度和抗拉强度，比金键合线更适用于细螺距键合；可靠性更高，焊点处金属间化合物生长较缓慢并且很少形成孔洞。但是铜键合线也面临一些挑战，比如易氧化和硬度高，目前采用的方法是在铜线涂覆一层熔点高的防氧化的金属层。钯是一种很好的优选方案，这是由于钯的抗氧化性能优于镍，加工性能优于铂，价格低于金，且在高温高湿或硫化物含量高的空气中性能稳定，能耐酸的腐蚀并且具有良好的延展性和可塑性，能承受弯曲和摩擦，可长期保持良好的外观和光泽。

铜基材料表面涂镀贵金属膜主要是采用电镀和化学镀技术，然而，传统电镀技术存在以下缺点：(1)无法解决微细丝线材电镀工艺稳定性问题。电镀液循环流动造成丝线材摆动和电流波动，线张力加大易断线。(2)大直径线材电镀+后续拉拔微细丝镀层与本体变形不均易导致镀层脱落，镀层质量不佳。(3)电镀过程中产生大量废液，造成重金属污染。(4)工艺复杂，设备成本高。化学镀技术也容易产生含有重金属离子等的有机物质，对环境造成污染。

溶液浸镀纳米镀层技术是将工件直接浸入到专门配制的含有纳米金属粉的溶液中，然后取出直接烘干即可形成纳米镀层的技术，是一种可替代电镀和化学镀技术的绿色的新型表面技术。具有以下优势：(1)工艺简单，成本低。(2)较传统电镀技术相比，形成的纳米镀层更为均匀和平整光滑。(3)镀层最薄可以达到20nm。(4)无卤生产过程，保护环境。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层镀钯工艺，浸镀后键合铜丝表面纳米钯层厚度在20-100nm。相对于到达类似性能的生产工艺，本工艺生产成本低，不污染环境，生产的无氧铜键合丝具有良好的力学性能、导电性能、导热性能、抗氧化性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层镀钯工艺，所述浸镀工艺通过浸镀液在键合无氧铜丝表面上浸镀一层致密的纳米钯镀层。

进一步的，所述浸镀液包括以下成分，以质量百分比计：纳米钯粉1-10％、溶剂70-99％、添加剂0-15％。

进一步的，所述纳米钯粉为粒径为10-100nm的纳米钯粉。

进一步的，所述溶剂为乙醇、异丙醇的混合物。

进一步的，所述添加剂为乳化剂、缓蚀剂、成膜剂、抗氧化剂、调节剂。

进一步的，所述键合无氧铜丝生产工艺流程为：

第一步，采用真空冶炼加定向凝固的方式拉制直径为8mm的单晶无氧铜杆，将直径为8mm的单晶无氧铜杆分多道次分布拉制至直径为3mm、1.37mm、1.0mm、0.5mm、0.15mm，0.1mm，0.05mm，0.03mm，0.02mm细丝，每道次拉拔加工率为10-25％，拉制速度为120m-180m/min，拉丝温度为20-35℃；

第二步，拉丝过程中保持模具、拉丝塔轮、导向轮等部件高度光洁；

第三步，将拉拔好的无氧铜丝边拉制边退火热处理，退火工艺为拉制无氧铜丝通过带保护气氛的管式退火炉，热处理温度为400-450℃，热处理时间为1-3s；

第四步，采用浸镀液将无氧铜丝的表面镀上一层致密的纳米钯镀层，纳米钯镀层厚度约20-100nm，提高其抗氧化性和导电性；

第五步，烘干，绕成品，包装。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

在本发明中，通过采用浸镀工艺在键合无氧铜丝的表面上浸镀一层薄而密的纳米钯镀层，提高其导电性、抗氧化性和焊接性，其次，键合无氧铜丝经过多道次拉拔后其电学性能、加工性能、力学性能等都明显好于普通无氧铜键合线，克服了传统铜线拉丝加工的产品质量低和生产率低的缺点，此外，本发明还具有生产成本低和不污染环境等特点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体，进一步阐明本发明。

本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。

本发明采用的技术方案是一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层镀钯工艺，所述浸镀工艺通过浸镀液在键合无氧铜丝表面上浸镀一层致密的纳米钯镀层。

其中，所述浸镀液包括以下成分，以质量百分比计：纳米钯粉1-10％、溶剂70-99％、添加剂0-15％，所述纳米钯粉为粒径为10-100nm的纳米钯粉，所述溶剂为乙醇、异丙醇的混合物，所述添加剂为乳化剂、缓蚀剂、成膜剂、抗氧化剂、调节剂。

所述键合无氧铜丝生产工艺流程为：

第一步，采用真空冶炼加定向凝固的方式拉制直径为8mm的单晶无氧铜杆，将直径为8mm的单晶无氧铜杆分多道次分布拉制至直径为3mm、1.37mm、1.0mm、0.5mm、0.15mm，0.1mm，0.05mm，0.03mm，0.02mm细丝，每道次拉拔加工率为10-25％，拉制速度为120m-180m/min，拉丝温度为20-35℃；

第二步，拉丝过程中保持模具、拉丝塔轮、导向轮等部件高度光洁；

第三步，将拉拔好的无氧铜丝边拉制边退火热处理，退火工艺为拉制无氧铜丝通过带保护气氛的管式退火炉，热处理温度为400-450℃，热处理时间为1-3s；

第四步，采用浸镀液将无氧铜丝的表面镀上一层致密的纳米钯镀层，纳米钯镀层厚度约20-100nm，提高其抗氧化性和导电性；

第五步，烘干，绕成品，包装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种键合无氧铜丝的表面纳米钯层浸镀工艺，其特征在于，所述浸镀工艺通过浸镀液在键合无氧铜丝表面上浸镀一层致密的纳米钯镀层。

2.根据权利要求1所述的键合无氧铜丝的纳米钯镀层浸镀工艺，其特征在于，所述浸镀液包括以下成分，以质量百分比计：纳米钯粉1-10％、溶剂70-99％、添加剂0-15％。

3.根据权利要求2所述的键合无氧铜丝的纳米钯镀层浸镀工艺，其特征在于，所述纳米钯粉为粒径为10-100nm的纳米钯粉。

4.根据权利要求2所述的键合无氧铜丝的纳米钯镀层浸镀工艺，其特征在于，所述溶剂为乙醇、异丙醇的混合物。

5.根据权利要求2所述的键合无氧铜丝的纳米钯镀层浸镀工艺，其特征在于，所述添加剂为乳化剂、缓蚀剂、成膜剂、抗氧化剂、调节剂。

6.根据权利要求1所述的键合无氧铜丝的纳米钯镀层浸镀技术，其特征在于，所述键合无氧铜丝生产工艺流程为：

第一步，采用真空冶炼加定向凝固的方式拉制直径为8mm的单晶无氧铜杆，将直径为8mm的单晶无氧铜杆分多道次分布拉制至直径为3mm、1.37mm、1.0mm、0.5mm、0.15mm，0.1mm，0.05mm，0.03mm，0.02mm细丝，每道次拉拔加工率为10-25％，拉制速度为120m-180m/min，拉丝温度为20-35℃；

第二步，拉丝过程中保持模具、拉丝塔轮、导向轮等部件高度光洁；

第三步，将拉拔好的无氧铜丝边拉制边退火热处理，退火工艺为拉制无氧铜丝通过带保护气氛的管式退火炉，热处理温度为400-450℃，热处理时间为1-3s；

第四步，采用浸镀液将无氧铜丝的表面镀上一层致密的纳米钯镀层，纳米钯镀层厚度约20-100nm，提高其抗氧化性和导电性；

第五步，烘干，绕成品，包装。