CN114369735A - 一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 - Google Patents
一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114369735A CN114369735A CN202111541336.5A CN202111541336A CN114369735A CN 114369735 A CN114369735 A CN 114369735A CN 202111541336 A CN202111541336 A CN 202111541336A CN 114369735 A CN114369735 A CN 114369735A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- purity
- copper wire
- wire
- annealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 204
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 95
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 45
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 4
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 11
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N cobalt copper Chemical compound [Co].[Cu] RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000007531 graphite casting Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 3
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
- B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
- B22D11/004—Copper alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，该工艺包括以下步骤：将铜丝原材料进行提纯处理，将铜丝的纯度提纯为高纯铜；利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并加入钴原料和镍原料，将高纯铜精炼为混合溶液；将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。本发明可以提升高纯铜铜丝的抗氧化性，增强了铜丝的抗拉能力，满足电子芯片封装的工艺要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子芯片加工技术领域，尤其涉及一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺。
背景技术
随着半导体工业的发展，高纯度溅射靶材正在崛起，集成电路产业已经成为高纯度溅射靶材的主要应用领域之一。
半导体工业的发展需要提高集成电路的集成度，并且需要减小电路中单位器件的尺寸。每个单元器件的内部由衬底，绝缘层，介质层，导体层和保护层组成，其中介质层，导体层甚至保护层都依赖于溅射涂覆技术，因此溅射靶是一个用于制备集成电路的核心材料。集成电路领域中使用的涂料主要包括铜靶材，铝靶材，钛靶材，钽靶材，钨靶材等，这些都需要高纯度的目标材料，通常超过5N（99.999％）。其中，高纯度铜溅射靶材产品主要用于半导体工业和平板显示器工业，如电子芯片加工等。各产业的市场应用情况如下：
信息存储产业：随着信息即计算机技术的不断发展，世界市场对记录介质的需求量越来越大，与之相应的记录介质用靶材市场也不断扩大，其相关产品有硬盘、磁头、光盘（CD—ROM，CD-R，DVD-R等）、磁光相变光盘（MO，CD-RW，DVD-RAM）。
集成电路产业：在半导体应用领域，靶材是世界靶材市场的主要组成之一，主要用于电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等方面。
平面显示器产业：平面显示器包括液晶显示器（LCD）、等离子体显示器（PDP）等。目前，在平面显示器市场中以液晶显示器（LCD）为主，其市场占有率超过85%，被认为是目前最有应用前景的平面显示器件，广泛应用于笔记本电脑显示器、台式电脑监视器和高清晰电视机。LCD的制造工艺较复杂，其中降低反射层、透明电极、发射极与阴极均由溅射方法形成，因此，在LCD产业中溅射靶材骑着重要作用。
高纯铜靶材在以上领域都有广泛的应用，并且对所需溅射靶材的质量提出了越来越高的要求。
铜作为一种高导电、导热以及相对低成本的材料在键合丝领域具有良好的应用前景，但其自身抗氧化性和机械性能较差，键合过程中容易断线，且容易对芯片造成损伤，导致元器件服役可靠性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，可以提升高纯铜铜丝的抗氧化性，增强了铜丝的抗拉能力，满足电子芯片封装的工艺要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：电解提纯，将铜丝原材料进行提纯处理，将铜丝的纯度提纯为99.999wt%的高纯铜；
步骤二：真空熔炼，利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并加入钴原料和镍原料，将高纯铜精炼为混合溶液；
步骤三：水平连铸，将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；
步骤四：拔丝退火，将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；
步骤五：超声清洗，采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。
具体的，步骤二具体包括：将提纯后的高纯铜由加料机构加到坩埚回转机构，同时将高纯度（纯度99％以上）的镍原料和钴原料放入坩埚回转机构，坩埚回转机构封闭在真空系统中，利用电磁感应产生的涡旋电流作为热源，加热到1500~1650℃，在真空状态下将高纯铜、镍原料和钴原料熔化形成混合溶液。
具体的，步骤三具体包括：将真空熔炼后的铜液转移到保温炉内，通过保温炉将混合溶液分配到各个结晶器，铜液在结晶器内凝固成型，同时通过结晶器自带的冷却水套达到降温的目的，并在牵引机构牵引力的作用下，从结晶器内铸造拉出，形成直径为25mm铜棒坯。
具体的，步骤四具体包括：将铸造的铜棒坯在拉丝机上逐步拉细，先以42m/min的拉丝速度将铜棒坯单模粗拉为直径8mm的铜丝，然后将直径8mm的铜丝以42m/min的拉丝速度进行连续拉丝，直至拉出的铜丝符合预设的直径要求，并对铜丝进行退火处理。
具体的，所述退火处理过程具体包括：利用退火炉对铜丝进行退火处理，设定退火炉的退火温度为425℃，铜丝在退火炉内的退火时间1.2s。
具体的，步骤五具体包括：采用超声清洗设备对退火后的铜线进行清洗，去除表面杂质，采用残留电阻比RRR法测定铜丝的纯度，将符合预设纯度条件的铜丝进行包装，同时将不符合预设纯度条件的铜丝放入真空熔炼炉进行返回熔炼处理。
本发明的有益效果：
1.本发明在高纯铜精炼过程中添加钴和镍原料，使得铜溶液与二者混合形成合金状态材料，以铜材料溶液为主要原材料，将铜，钴和镍通过熔炼和烧结使其合金化，合金的生成改善元素单质的性质，得到的键合铜丝的耐腐蚀性、稳定性和抗氧化性能改善，解决了现有的键合铜丝的防氧化层长期使用容易磨损脱落，使得键合铜丝的防氧化性能变差的问题。
2.本发明通过对铜丝拉制工艺和退火工艺进行改进，提高了高性能键合铜丝的机械性能，有利于提高生成效率。
3.本发明通过对铜丝进行超声波清洗和纯度测定，使制备出的键合铜丝具备良好的抗氧化性和抗拉能力的同时，满足电子芯片封装的工艺要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例中，如图1所示，一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：电解提纯，将铜丝原材料进行提纯处理，将铜丝的纯度提纯为99.999wt%的高纯铜；
步骤二：真空熔炼，利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并加入钴原料和镍原料，将高纯铜精炼为混合溶液；
步骤三：水平连铸，将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；
步骤四：拔丝退火，将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；
步骤五：超声清洗，采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。
本实施例中，真空熔炼炉由炉盖、炉体、炉底、坩埚回转机构、真空系统及中频电源控制系统等组成。
本实施例中，步骤二具体包括：将提纯后的高纯铜由加料机构加到坩埚回转机构，同时将纯度99％以上的镍和钴原料放入坩埚回转机构，坩埚回转机构封闭在真空系统中，利用电磁感应产生的涡旋电流作为热源，加热到1500℃，在真空状态下将高纯铜、镍原料和钴原料熔化形成混合溶液。由于处于真空环境下，H2，O2能迅速脱除，该过程可以达到熔铜精炼的目的。
本实施例中，在铜、镍原料和钴原料熔化形成混合溶液后，还通过电磁搅拌的方式搅拌混合溶液，保证元素的均匀性。
本实施例可以达到以下技术效果：
本发明在高纯铜精炼过程中添加钴和镍原料，使得铜溶液与二者混合形成合金状态材料，以铜材料溶液为主要原材料，将铜，钴和镍通过熔炼和烧结使其合金化，合金的生成改善元素单质的性质，得到的键合铜丝的耐腐蚀性、稳定性和抗氧化性能改善，解决了现有的键合铜丝的防氧化层长期使用容易磨损脱落，使得键合铜丝的防氧化性能变差的问题。
实施例二：
本实施例中，一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：电解提纯，将铜丝原材料进行提纯处理，将铜丝的纯度提纯为99.999wt%的高纯铜；
步骤二：真空熔炼，利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并在高纯铜溶液中加入铜钴合金和铜镍合金，并持续加热直至形成混合溶液；
步骤三：水平连铸，将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；
步骤四：拔丝退火，将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；
步骤五：超声清洗，采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。
本实施例中，真空熔炼炉由炉盖、炉体、炉底、坩埚回转机构、真空系统及中频电源控制系统等组成。
本实施例中，步骤二具体包括：预先制备高纯度的铜钴合金和铜镍合金，然后将提纯后的高纯铜由加料机构加到坩埚回转机构，并对高纯铜加热到1600℃形成铜液后，将预先制作的高纯度铜钴合金和铜镍合金放入坩埚回转机构，坩埚回转机构封闭在真空系统中，在同样的加热条件下，将高纯铜、铜钴合金和铜镍合金熔化形成混合溶液。
由于铜、钴和镍的熔点相差较大，为了保证元素成分的均匀性，本实施例采用中间合金加入的方式制备混合溶液，可在实施例一的基础上进一步保证微量元素的均匀性。
本实施例中，步骤三具体包括：将真空熔炼后的铜液转移到保温炉内，通过保温炉将混合溶液分配到各个结晶器，铜液在结晶器内凝固成型，同时通过结晶器自带的冷却水套达到降温的目的，并在牵引机构牵引力的作用下，从结晶器内铸造拉出，形成直径为25mm铜棒坯。
根据单晶连铸技术原理，要求铸型必须有比较大的蓄热能力，铸型内腔表面光洁度要高，保证坯体表面不被划伤。而高纯石墨具有优良的高温强度、热传导性和良好的机械加工性能，而且铜与石墨之间不浸润，不会污染熔体。因此，本实施例在进行铜棒坯制作过程中，采用石墨铸型加工铸造铜棒坯，可以减少铜棒坯表面的划伤情况，同时石墨铸型材质紧密，抗氧化能力强，可重复使用，从而节约成本。
本实施例可以达到以下技术效果：
1.本实施例在高纯铜精炼过程中预先制备高纯度的铜钴合金和铜镍合金，并在高纯铜的溶液中添加铜钴合金和铜镍合金，使得铜溶液与二者混合形成合金状态材料，可以在解决了现有的键合铜丝的防氧化层长期使用容易磨损脱落，使得键合铜丝的防氧化性能变差的问题基础上，进一步保证铜丝中微量元素的均匀性。
2. 本实施例采用石墨铸型加工铸造铜棒坯，可以减少铜棒坯表面的划伤情况，同时石墨铸型材质紧密，抗氧化能力强，可重复使用，从而节约成本。
实施例三：
本实施例中，一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：材料剪切，利用剪切机对高纯阴极铜板进行剪切加工，将板材按一定的规格进行剪切，达到真空熔炼炉加料机构的加料标准；
步骤二：真空熔炼，利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并在高纯铜溶液中加入铜钴合金和铜镍合金，并持续加热直至形成混合溶液；
步骤三：水平连铸，将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；
步骤四：拔丝退火，将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；
步骤五：超声清洗，采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。
本实施例中，原有的电解提纯过程改为直接利用高纯阴极铜板进行铜线熔炼，可以进一步减少电解提纯所产生的废液，减少废液处理成本。
本实施例中，真空熔炼炉由炉盖、炉体、炉底、坩埚回转机构、真空系统及中频电源控制系统等组成。
本实施例中，步骤二具体包括：预先制备高纯度的铜钴合金和铜镍合金，然后将提纯后的高纯铜由加料机构加到坩埚回转机构，并对高纯铜加热到1600℃形成铜液后，将预先制作的高纯度铜钴合金和铜镍合金放入坩埚回转机构，坩埚回转机构封闭在真空系统中，在同样的加热条件下，将高纯铜、铜钴合金和铜镍合金熔化形成混合溶液。
由于铜、钴和镍的熔点相差较大，为了保证元素成分的均匀性，本实施例采用中间合金加入的方式制备混合溶液，可在实施例一的基础上进一步保证微量元素的均匀性。
本实施例中，步骤三具体包括：将真空熔炼后的铜液转移到保温炉内，通过保温炉将混合溶液分配到各个结晶器，铜液在结晶器内凝固成型，同时通过结晶器自带的冷却水套达到降温的目的，并在牵引机构牵引力的作用下，从结晶器内铸造拉出，形成直径为25mm铜棒坯。
本实施例中，步骤四具体包括：将铸造的铜棒坯在拉丝机上逐步拉细，先以42m/min的拉丝速度将铜棒坯单模粗拉为直径8mm的铜丝，然后将直径8mm的铜丝以42m/min的拉丝速度进一步连续中拉，拉丝为直径1.17mm的铜丝，然后根据使用需求可进一步将铜丝拉丝为直径为0.25mm和直径为0.084mm的超细微丝。在拉出的铜丝符合预设的直径要求，可对铜丝进行退火处理。
本实施例中，经过多次实验，发现不同退火温度、不同退火时间会对键合铜丝的破断力和伸长率有很大的影响。具体为当退火温度为380~500℃时，当退火温度低于380℃时，线材产生了回复过程，通过温度升高热激活能的增加，是冷拉拔形变加工中形成的位错组态和空位扩散发生了运动和重排，可以显著降低位错的弹性畸变能，使晶体内的位错密度降低，释放储存在晶格中的应变能，减弱加工硬化的作用，从而在此阶段表现为破断力急剧下降。当退火温度升到380℃~420℃时，线材发生了再结晶，晶体内的位错密度大幅降低，几乎消除了加工硬化的影响，因此线材的破坏力下降变缓慢。随着温度进一步升高，线材的再结晶程度增大，当温度高于500℃时，线材内部发生晶粒的长大，破坏力更加趋于缓慢，线材的伸长率也变化非常缓慢。因此，本实施例综合上述实验情况，发现线材在退火温度为425℃时，键合铜丝具有高的破坏力和好的伸长率。在利用退火炉对铜丝进行退火处理时，设定退火炉的退火温度为425℃。
同时，本实施例中，发现在退火温度为425℃的情况下，不同的退火时间也会影响键合铜丝的伸长率。具体为：当退火时间小于1s时，线材的破断力下降非常显著；随着退火时间的增加，线材的破断力发生较慢的下降；当退火时间增加到2.5s时，线材局部发生晶粒长大，强度有稍微的增加。分析得出在1s时，线材经历了从回复过程到再结晶过程的转变，消除了冷拔拉加工硬化，随着时间的增加，线材内部的纤维晶转变为等轴晶，因此线材的破断力产生了很大的变化；此后，再结晶程度加深，破断力变化减缓。因此，本实施例将铜丝在退火炉内的退火时间设定为1.2s。
本实施例中，步骤五具体包括：采用超声清洗设备对退火后的铜线进行清洗，去除表面杂质，采用残留电阻比RRR法测定铜丝的纯度，将符合预设纯度条件的铜丝进行包装，同时将不符合预设纯度条件的铜丝放入真空熔炼炉进行返回熔炼处理。
本实施例可以达到以下技术效果：
1.本发明在高纯铜精炼过程中添加钴和镍原料，使得铜溶液与二者混合形成合金状态材料，以铜材料溶液为主要原材料，将铜，钴和镍通过熔炼和烧结使其合金化，合金的生成改善元素单质的性质，得到的键合铜丝的耐腐蚀性、稳定性和抗氧化性能改善，解决了现有的键合铜丝的防氧化层长期使用容易磨损脱落，使得键合铜丝的防氧化性能变差的问题。
2.本发明通过对铜丝拉制工艺和退火工艺进行改进，提高了高性能键合铜丝的机械性能，有利于提高生成效率。
3.本发明通过对铜丝进行超声波清洗和纯度测定，使制备出的键合铜丝具备良好的抗氧化性和抗拉能力的同时，满足电子芯片封装的工艺要求。
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优点。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)
1.一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：电解提纯，将铜丝原材料进行提纯处理，将铜丝的纯度提纯为99.999wt%的高纯铜；
步骤二：真空熔炼，利用真空熔炼炉对提纯后的高纯铜进行熔炼加工，并加入高纯度钴原料和镍原料，将高纯铜精炼为混合溶液；
步骤三：水平连铸，将真空熔炼后的混合溶液进行冷却处理，在其凝固为合金状态后通过水平连铸形成铜棒坯；
步骤四：拔丝退火，将铜棒坯放入铜丝制作模具中进行拔丝处理，并对拔出的铜丝进行退火处理；
步骤五：超声清洗，采用超声清洗设备对铜丝进行清洗，去除表面杂质后进行纯度检测，将不符合预设纯度条件的铜丝进行返回熔炼处理。
2.根据权利要求1所述的一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，所述步骤二具体包括：将提纯后的高纯铜由加料机构加到坩埚回转机构，同时将高纯度镍原料和钴原料放入坩埚回转机构，坩埚回转机构封闭在真空系统中，利用电磁感应产生的涡旋电流作为热源，加热到1500~1650℃，在真空状态下将高纯铜、镍原料和钴原料熔化形成混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，所述步骤三具体包括：将真空熔炼后的铜液转移到保温炉内，通过保温炉将混合溶液分配到各个结晶器，铜液在结晶器内凝固成型，同时通过结晶器自带的冷却水套达到降温的目的，并在牵引机构牵引力的作用下，从结晶器内铸造拉出，形成直径为25mm铜棒坯。
4.根据权利要求1所述的一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，所述步骤四具体包括：将铸造的铜棒坯在拉丝机上逐步拉细，先以42m/min的拉丝速度将铜棒坯单模粗拉为直径8mm的铜丝，然后将直径8mm的铜丝以42m/min的拉丝速度进行连续拉丝，直至拉出的铜丝符合预设的直径要求，并对铜丝进行退火处理。
5. 根据权利要求1所述的一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，所述退火处理过程具体包括：利用退火炉对铜丝进行退火处理，设定退火炉的退火温度为425℃，铜丝在退火炉内的退火时间1.2s。
6.根据权利要求1所述的一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺，其特征在于，所述步骤五具体包括：采用超声清洗设备对退火后的铜线进行清洗，去除表面
杂质，采用残留电阻比RRR法测定铜丝的纯度，将符合预设纯度条件的铜丝进行包装，同时将不符合预设纯度条件的铜丝放入真空熔炼炉进行返回熔炼处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111541336.5A CN114369735A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111541336.5A CN114369735A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114369735A true CN114369735A (zh) | 2022-04-19 |
Family
ID=81139523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111541336.5A Pending CN114369735A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114369735A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115369258A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-22 | 江苏鑫瑞崚新材料科技有限公司 | 一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101148715A (zh) * | 2007-11-20 | 2008-03-26 | 北京科技大学 | 一种高性能光盘激光读取头用合金悬丝的制备方法 |
| WO2014007258A1 (ja) * | 2012-07-02 | 2014-01-09 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金線材及びその製造方法 |
| CN106992164A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-07-28 | 江西蓝微电子科技有限公司 | 一种微电子封装用铜合金单晶键合丝及其制备方法 |
| CN113774228A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-10 | 虹华科技股份有限公司 | 一种高纯铜的成型加工方法 |
-
2021
- 2021-12-16 CN CN202111541336.5A patent/CN114369735A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101148715A (zh) * | 2007-11-20 | 2008-03-26 | 北京科技大学 | 一种高性能光盘激光读取头用合金悬丝的制备方法 |
| WO2014007258A1 (ja) * | 2012-07-02 | 2014-01-09 | 古河電気工業株式会社 | 銅合金線材及びその製造方法 |
| CN106992164A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-07-28 | 江西蓝微电子科技有限公司 | 一种微电子封装用铜合金单晶键合丝及其制备方法 |
| CN113774228A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-10 | 虹华科技股份有限公司 | 一种高纯铜的成型加工方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115369258A (zh) * | 2022-08-04 | 2022-11-22 | 江苏鑫瑞崚新材料科技有限公司 | 一种低银低硫超高纯铜提纯真空熔炼工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100425717C (zh) | 引线框架用铜合金及其制造方法 | |
| JP2013204052A (ja) | 銀系円筒ターゲット及びその製造方法 | |
| CN114369735A (zh) | 一种电子芯片用高纯铜铜丝的加工工艺 | |
| CN110983081B (zh) | 一种采用真空熔炼设备制备超低氧白铜的方法 | |
| JPWO2011034127A1 (ja) | スパッタリングターゲットに用いられる銅材料およびその製造方法 | |
| EP2002027B1 (en) | Ternary aluminum alloy films and targets | |
| CN114657439A (zh) | 一种具有良好室温塑性的难熔高熵合金及其制备方法 | |
| CN110607468A (zh) | 一种铜锡合金键合线生产工艺方法 | |
| CN102690971B (zh) | 一种高强度铜合金板带及其制备方法 | |
| CN104080943B (zh) | 溅镀靶 | |
| CN104752235A (zh) | 一种铜钯银合金高精超细键合引线制造方法 | |
| JP5125112B2 (ja) | 熱欠陥発生のない液晶表示装置用配線および電極並びにそれらを形成するためのスパッタリングターゲット | |
| CN112359247B (zh) | 一种Cu-Hf-Si-Ni-Ce铜合金材料及其制备方法 | |
| CN102978429B (zh) | 一种制造支架的铜合金 | |
| CN102978431B (zh) | 一种用于引线支架的铜铁合金的制造方法 | |
| JP2008051840A (ja) | 熱欠陥発生がなくかつ密着性に優れた液晶表示装置用配線および電極並びにそれらを形成するためのスパッタリングターゲット | |
| JPH05311364A (ja) | 高強度高導電性銅合金の製造方法 | |
| CN108543828A (zh) | 一种铝杆的制备方法 | |
| CN104419904B (zh) | 铜合金溅射靶 | |
| CN115762847A (zh) | 一种高导电铜镁合金杆熔炼工艺 | |
| JP4614479B2 (ja) | 高純度合金スパッタリングターゲットの製造 | |
| CN102978432B (zh) | 一种用于半导体器件的引线支架 | |
| CN102978430A (zh) | 一种引线支架的制造方法 | |
| CN111378943A (zh) | 靶材合金背板的制作方法 | |
| CN115198132A (zh) | 一种铜铬合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220419 |