封裝用鍵合絲及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及封裝領(lǐng)域，具體而言，涉及一種封裝用鍵合絲，包括中心母線，所述中心母線的外表面鍍有鈀膜。其制備方法，包括：A.制備中心母線；B.采用真空鍍的方式，在所述中心母線的外表面鍍有鈀膜；C.將鍍有所述鈀膜的所述中心母線進行多次拉伸；D.清洗；E.退火得成品。該封裝用鍵合絲及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)中相比，將中心母線的外表面鍍上鈀膜后，鈀膜能夠有效減緩中心母線的氧化，當中心母線中包含銀時，能夠改善銀漂移問題，且鍍鈀膜方式簡單，易操作。
【專利說明】封裝用鍵合絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及封裝領(lǐng)域，具體而言，涉及封裝用鍵合絲及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的封裝焊接工藝中，常用金含量99.99%以上的純金線將晶片與導線架焊接，因為黃金的價格逐年攀高，封裝金線的成本占比就越來越高，所以目前多采用銀合金線、純銀線甚至銅線來取代傳統(tǒng)金線。
[0003]然而銀合金線或者銀線在使用過程中自身易被氧化或者被硫化，且在高溫高濕的環(huán)境下會發(fā)生銀離子漂移的問題；銅線也因易被氧化，直接造成產(chǎn)品合格率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供封裝用鍵合絲及其制備方法，以解決上述的問題。
[0005]本發(fā)明實施例中提供了一種封裝用鍵合絲，包括中心母線，所述中心母線的外表面鍍有鈀膜。
[0006]本發(fā)明實施例中還提供了一種封裝用鍵合絲的制備方法，包括:
[0007]A.制備中心母線；
[0008]B.采用真空鍍的方式，在所述中心母線的外表面鍍有鈀膜；
[0009]C.將鍍有所述鈀膜的所述中心母線進行多次拉伸；
[0010]D.清洗；
[0011]E.退火得成品。
[0012]本發(fā)明實施例提供的封裝用鍵合絲及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)中相比，將中心母線的外表面鍍上鈀膜后，鈀膜能夠有效減緩中心母線的氧化，當中心母線中包含銀時，能夠改善銀漂移問題，且鍍鈀膜方式簡單，易操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例1中封裝用鍵合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實施例2中封裝用鍵合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實施例3中封裝用鍵合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實施例4中封裝用鍵合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明實施例5中封裝用鍵合絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6為本發(fā)明對實施例4中中心母線的銀漂移測試圖；
[0019]圖7為本發(fā)明對實施例4中封裝用鍵合絲的銀漂移測試圖。
【具體實施方式】
[0020]下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0021]本發(fā)明實施例中提供了一種封裝用鍵合絲，包括中心母線，中心母線的外表面鍍有鈀膜。
[0022]本發(fā)明實施例中還提供了一種封裝用鍵合絲的制備方法，包括:
[0023]A.制備中心母線；
[0024]B.采用真空鍍的方式，在中心母線的外表面鍍有鈀膜；
[0025]C.將鍍有鈀膜的中心母線進行多次拉伸；
[0026]D.清洗；
[0027]E.退火得成品。
[0028]將中心母線的外表面鍍上鈀膜后，鈀膜能夠有效減緩中心母線的氧化，當中心母線中包含銀時，能夠改善銀漂移問題，且鍍鈀膜方式簡單，易操作。
[0029]下面，通過 一些具體實施例來詳細描述該封裝用鍵合絲:
[0030]一種封裝用鍵合絲，包括中心母線，中心母線的外表面鍍有鈀膜，鈀膜能夠減緩氧化，且當中心母線中含有銀的時候，鈀膜能夠改善銀漂移問題，且電阻率較純金線相當，電阻率小于3Χ10-8ΩΜ。
[0031]在鈀膜的上面還鍍有金膜，鍍鈀后再鍍金能夠進一步減緩氧化，硫化的發(fā)生速度，并改善銀漂移，提高封裝用鍵合絲的實用性。
[0032]鈀膜的厚度為0.01-0.3微米；金膜的厚度為0.01-0.3微米。原則上，厚度越薄，成本越低。但是也不能夠小于0.01微米，因為小于0.01微米后實際使用時抗氧化效果及防范陰離子漂移效果不好。
[0033]中心母線的橫截面直徑為80-200微米。具體數(shù)值，在不同的實施例中可以選取不同的值，只要便于后續(xù)拉伸至不同直徑的成品即可。
[0034]中心母線包括以下任一種:金銀合金線、銅線；相對傳統(tǒng)的金線相比，本發(fā)明采用金銀合金線能夠大幅降低成本，銅線也能夠降低成本，且能夠直接避免銀漂移。
[0035]當中心母線包括金銀合金時，制備金銀合金的金的純度大于99.99%，銀的純度大于99.99，銀的質(zhì)量百分比含量為80-99.99wt%，金的質(zhì)量百分比含量為19.99-0.00wt%，金和銀的質(zhì)量百分比之和為99.99%,所含的秘的含量小于30ppm,總雜質(zhì)含量低于lOOppm ;控制金、銀的純度，控制雜質(zhì)含量能夠減緩氧化，適當調(diào)整金、銀的配比，能夠制備與傳統(tǒng)的封裝用鍵合絲性能相似的金銀合 金鍵合絲。
[0036]當中心母線包括銅線時，制備銅線的銅為純度大于99.99%的單晶無氧銅，提高產(chǎn)率，減緩氧化效果。
[0037]如下為五個具體實施例:
[0038]實施例1:
[0039]如圖1，中心母線為銀線201 ;鍍有鈀膜101，膜厚為0.05微米，鍵合絲的橫截面直徑為150微米。
[0040]實施例2:
[0041]如圖2，中心母線為金銀合金線202，鍍有鈀膜102，膜厚為0.25微米，鍵合絲的橫截面直徑為120微米。
[0042]實施例3:
[0043]如圖3，中心母線為金銀合金線203，鍍有鈀膜103，膜厚為0.18微米，鍵合絲的橫截面直徑為100微米。[0044]實施例4:
[0045]如圖4，中心母線為金銀合金線204，鍍有鈀膜304，鈀膜上又鍍有金膜104，鈀膜304的膜厚為0.10微米，金膜104的膜厚為0.08微米，鍵合絲的橫截面直徑為130微米。
[0046]針對銀漂移問題，采用能級分析儀對未鍍鈀和金的中心母線、以及鍍有鈀和金的鍵合絲分別進行測試，中心母線的測試如圖6所示，鍵合絲的測試如圖7所示，從兩張圖可以看出，鍍有鈀和金之后，銀漂移現(xiàn)象明顯減弱。
[0047]實施例5:
[0048]如圖5，中心母線為銅線205，鍍有鈀膜305，鈀膜305上又鍍有金膜105，鈀膜305的膜厚為0.09微米，金膜105的膜厚為0.10微米，鍵合絲的橫截面直徑為90微米。
[0049]下面，針對上述對封裝用鍵合絲的制備方法進行描述:
[0050]一種封裝用鍵合絲的制備方法，包括:
[0051]A.制備中心母線；
[0052]B.采用真空鍍的方式，在中心母線的外表面鍍有鈀膜；
[0053]C.將鍍有鈀膜的中心母線進行多次拉伸；拉伸至預定橫截面直徑。
[0054]D.清洗；
[0055]E.退火得成品，退火能夠進行重結(jié)晶，晶粒大小均勻處于0.5-1.5微米之間，以保證其良好的延伸率及斷裂負荷。
[0056]在B之后，在C之前，方法還包括:采用真空鍍的方式，在鈀膜上鍍金膜；則，
[0057]C為:將鍍有金膜的中心母線進行多次拉伸。鍍金能夠形成雙層鍍膜，能夠進一步減緩氧化，并改善銀漂移現(xiàn)象。
[0058]上述制備中心母線包括:
[0059]選擇中心母線的原料，原料包括以下一種或多種:金、銀、銅；
[0060]將原料進行熔煉、鑄造、拉伸成鑄棒；拉伸至所需要的長度；
[0061]將鑄棒繼續(xù)進行多次拉伸至橫截面直徑為80-200微米的中心母線。
[0062]在鍍鈀膜和鍍金膜中，鈀膜的鍍膜材料為環(huán)形鈀靶，純度為大約99.99%，晶粒小于200微米；金膜的鍍膜材料為環(huán)形金靶，純度為大于99.99%，晶粒小于200微米。
[0063]下面，通過制備實施例4中的封裝用鍵合絲來詳細描述該制備方法:
[0064]步驟101.中心母線的材料配制
[0065](1)銀(八8)料，純度99.99%以上，不純物鉍(Bi )含量低于30ppm，不純物總含量低于 lOOppm。
[0066](2)金(Au)料，純度 99.99% 以上，
[0067](3)銀(Ag)和金(Au)按照重量百分比配制，保證銀金總含量99.99%，其中銀(Ag)含80.00?99.99wt%，金(Au)含19.99?0.00wt%,除銀金外，不純物總含量低于lOOppm。
[0068]步驟102.真空熔煉鑄棒
[0069](1)根據(jù)既定需求將步驟101中的母線材料投入真空熔煉爐，設(shè)定熔煉爐加熱參數(shù)。
[0070](2)將熔煉爐中銀(Ag)、金(Au)連續(xù)鑄造以拉伸至線徑為6mm左右的銀合金鑄棒。
[0071](3)對銀合金鑄棒進行取樣分析，全光譜法確定其鑄棒的秘(Bi)含量低于30ppm,不純物總含量低于lOOppm。[0072]步驟103.拉伸清洗A
[0073](1)根據(jù)需要將102的鑄棒繼續(xù)進行多次拉伸至線徑在80?200 μ m的母線。
[0074](2)將(1)中母線表面因拉伸粘附的油污清洗干凈。
[0075]步驟104.表面鍍膜
[0076](1)采用真空鍍的方式，將步驟103中洗凈的母線通過連續(xù)鍍膜機，鍍上一層鈀膜(Pd)；
[0077](2)根據(jù)預定成品線徑來設(shè)定鈀(pd)的膜厚，通過鍍膜機的走線速度、功率和時間來控制所需膜厚。鍵合絲的膜厚是一定的，因此，需要結(jié)合鍵合絲的長度、橫截面直徑來控制該步中鍍的鈀膜的厚度。
[0078](3)所用鍍膜材料為環(huán)形鈀靶，純度99.99%以上，晶粒大小(Grand Size)小于200 μ m。
[0079](4)采用真空鍍的方式，將步驟103中洗凈的母線通過連續(xù)鍍膜機，鍍上一層鈀膜(Pd)；
[0080](5)根據(jù)預定成品線徑來設(shè)定金(Au)的膜厚，通過鍍膜機的走線速度、功率和時間來控制所需膜厚。鍵合絲的膜厚是一定的，因此，需要結(jié)合鍵合絲的長度、橫截面直徑來控制該步中鍍的金膜的厚度。
[0081](6)所用鍍膜材料為環(huán)形金靶，純度99.99%以上，晶粒大小(Grand Size)小于200 μ m.[0082]步驟105.拉伸清洗
[0083](1)根據(jù)需要將步驟104之鍍有鈀(Pd)膜和金膜的中心母線繼續(xù)進行多次拉伸至預定線徑，線徑15?50 μ m，鈀(Pd)的膜厚控制在0.01?0.3 μ m.[0084](2)如103 (2)將(1)中成品進行清洗干凈。
[0085]步驟106.熱處理
[0086]將拉伸完成的鍍鈀和金的線進行退火處理，控制好退火條件，讓其重結(jié)晶，晶粒大小均勻(Grand Size在0.5?1.5 μ m之間)，以保證其良好的延伸率(EL)及斷裂負荷(BL)。
[0087]其他實施例中，只鍍鈀膜的，只需要刪除105 (3) (4)即可。
[0088]實施例5中的中心母線為銅線，因此在101選材中選擇純度大于99.99%的單晶無氧銅，中心母線的橫截面直徑尺寸范圍在50-200 μ m (微米)。
[0089]通過在線材表面完成雙層真空鍍膜鈀(Pd)及金(Au)后再進行拉伸。金(Au)作為最外層，如此較合金線有效降低了其拉線模具的損耗，模具達到和純金線制作一樣的壽命。
[0090]通過在線材表面完成雙層真空鍍膜鈀(Pd)及金(Au)后，來克服其在使用端易被氧化、被硫化、及銀離子漂移等現(xiàn)象。
[0091]此種封裝用鍵合絲在大幅降低封裝成本的同時，有效得克服了其它鍵合絲在使用端的易被氧化及銀漂移等問題，且其電阻率較純金線相當，電阻率小于3Χ10_8ΩΜ，從而擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0092]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種封裝用鍵合絲，其特征在于，包括中心母線，所述中心母線的外表面鍍有鈀膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝用鍵合絲，其特征在于，在所述鈀膜的上面還鍍有金膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝用鍵合絲，其特征在于，所述鈀膜的厚度為0.01-0.3微米；所述金膜的厚度為0.01-0.3微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的封裝用鍵合絲，其特征在于，所述中心母線的橫截面直徑為80-200微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的封裝用鍵合絲，其特征在于，所述中心母線包括以下任一種:金銀合金線、銅線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的封裝用鍵合絲，其特征在于，當所述中心母線包括金銀合金線時，制備所述金銀合金線的金的純度大于99.99%，銀的純度大于99.99，所述銀的質(zhì)量百分比含量為80%-99.99wt%，所述金的質(zhì)量百分比含量為19.99-0.00wt%，所述金和所述銀的質(zhì)量百分比之和為99.99%，所含的鉍的含量小于30ppm,總雜質(zhì)含量低于lOOppm ;或，當所述中心母線包括銅線時，制備所述銅線的銅為純度大于99.99%的單晶無氧銅。
7.—種如權(quán)利要求1-6任一項所述的封裝用鍵合絲的制備方法，其特征在于，包括:A.制備中心母線；B.采用真空鍍的方式，在所述中心母線的外表面鍍有鈀膜；C.將鍍有所述鈀膜的所述中心母線進行多次拉伸；D.清洗；E.退火得成品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述B之后，在所述C之前，所述方法還包括:采用真空鍍的方式，在所述鈀膜上鍍金膜；則，所述C為:將鍍有所述金膜的所述中心母線進行多次拉伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述制備中心母線包括:選擇中心母線的原料，所述原料包括以下一種或多種:金、銀、銅；將所述原料進行熔煉、鑄造、拉伸成鑄棒；將所述鑄棒繼續(xù)進行多次拉伸至橫截面直徑為80-200微米的所述中心母線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述鈀膜的鍍膜材料為環(huán)形鈀靶，純度為大約99.99%，晶粒小于200微米；所述金膜的鍍膜材料為環(huán)形金靶，純度為大于.99.99%,晶粒小于200微米。
【文檔編號】C23C14/16GK103681570SQ201310652526
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】黃崧哲, 殷樹元 申請人:昆山矽格瑪材料科技有限公司