本發(fā)明涉及電子封裝互連材料領(lǐng)域，尤其涉及一種銀合金鍵合絲的制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體元器件的焊接80％以上采用引線鍵合連接，隨著集成電路及半導(dǎo)體器件向高密度、高集成度和小型化發(fā)展，軍工產(chǎn)品、智能手機(jī)、無(wú)人駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體封裝工藝、技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，鍵合絲品質(zhì)優(yōu)劣決定了ic封裝產(chǎn)品的性能。鍵合絲分為傳統(tǒng)鍵合絲與非傳統(tǒng)鍵合絲兩大類，傳統(tǒng)鍵合絲以金絲為代表、品質(zhì)優(yōu)良性能可靠，但因成本因素嚴(yán)重制約著金絲在中高端封裝市場(chǎng)的壟斷地位與占有率，非傳統(tǒng)尤其是非傳統(tǒng)高端鍵合絲雖有顯著的成本優(yōu)勢(shì)、但因其品質(zhì)問(wèn)題制約著其全面替代傳統(tǒng)鍵合絲的市場(chǎng)與應(yīng)用；目前高端非傳統(tǒng)鍵合絲的主要生產(chǎn)與供應(yīng)商僅局限于國(guó)外少數(shù)實(shí)力強(qiáng)大的專業(yè)制造商，國(guó)內(nèi)高品質(zhì)非傳統(tǒng)鍵合絲相對(duì)于國(guó)外尚屬于一片空白、市場(chǎng)需求幾乎100％依賴于進(jìn)口，嚴(yán)重制約并影響國(guó)內(nèi)封裝產(chǎn)業(yè)的成本控制能力與競(jìng)爭(zhēng)力，因此，研究開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端非傳統(tǒng)鍵合絲已是當(dāng)務(wù)之急。

非傳統(tǒng)鍵合絲中的銀合金鍵合絲主要用于led封裝，銀電火花在自然空氣形成球(fab)的溫度與金相似，是優(yōu)良的鍵合材料。由于金屬銀的易遷移、易硫化、易氧化等缺陷，目前較少有單獨(dú)使用銀絲作為電子封裝的互連材料，市場(chǎng)普遍采用銀絲表面鍍厚金再低溫退火處理的辦法來(lái)規(guī)避銀金屬本身存在的缺陷。但因需要加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)多達(dá)40％的金材料才能有效緩解金屬銀的易腐蝕等缺陷，此工藝大大提高了銀合金鍵合絲的成本，限制了其廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種銀合金鍵合絲的制備方法，該方法制備的銀合金鍵合絲抗腐蝕和長(zhǎng)期的鍵合可靠性。

本發(fā)明提供了一種銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下步驟：

將銀合金絲表面鍍金層，精拉絲，退火，得到銀合金鍵合絲；

所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；

所述退火的溫度為200～800℃。

優(yōu)選地，所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.2×10³～1.0×10³：0.02～0.3。

優(yōu)選地，所述鍍金層的厚度為0.02～0.3μm。

優(yōu)選地，所述銀合金絲鍍金后精拉絲至直徑0.7～1.2mil。

優(yōu)選地，所述退火的溫度為350～800℃。

優(yōu)選地，所述退火的時(shí)間為10～180min。

優(yōu)選地，所述銀合金絲包括0～10wt％的金、0～5wt％的銅和0～5wt％的鈀；所述金、銅和鈀的含量不同時(shí)為0。

優(yōu)選地，所述銀合金鍵合絲的外層為金銀合金層；所述金銀合金層的厚度為0.05～0.5μm。

優(yōu)選地，所述退火在惰性氣氛下進(jìn)行。

本發(fā)明提供了一種銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下步驟：將銀合金絲表面鍍金層，精拉絲，退火，得到銀合金鍵合絲；所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；所述退火的溫度為200～800℃。本發(fā)明通過(guò)采用銀合金絲表面電鍍金層，控制金的用量，并熱處理退火，讓金層擴(kuò)散到銀中軸的外層，使得銀合金鍵合絲抗腐蝕，且具有長(zhǎng)期的鍵合可靠性。另外，該方法制備的銀合金鍵合絲反光性好，柔軟度好和優(yōu)異的推拉力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：銀合金鍵合絲暴露在h2s中沒(méi)有觀察到腐蝕點(diǎn)，通過(guò)led的可靠性測(cè)試；經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室抗老化等效測(cè)試10000h的測(cè)試后，仍保持一定的鍵合強(qiáng)度；銀合金鍵合絲的拉斷力為8～12g，推球剪切力為35～45g。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備銀合金鍵合絲過(guò)程的示意圖；

圖2為沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲和本發(fā)明實(shí)施例1制備的銀合金鍵合絲的fab顯微圖和腐蝕測(cè)試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下步驟：

將銀合金絲表面鍍金層，精拉絲，退火，得到銀合金鍵合絲；

所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；

所述退火的溫度為200～800℃。

本發(fā)明通過(guò)采用銀合金絲表面電鍍金層，控制金的用量，并熱處理退火，讓金層擴(kuò)散到銀中軸的外層，使得銀合金鍵合絲抗腐蝕，且具有長(zhǎng)期的鍵合可靠性。另外，該方法制備的銀合金鍵合絲反光性好，柔軟度好和優(yōu)異的推拉力。

在本發(fā)明中，所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；優(yōu)選為0.2×10³～1.0×10³：0.02～0.3。

在本發(fā)明中，所述鍍金層的厚度優(yōu)選為0.02～0.3μm。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述鍍金層的厚度為0.17μm或0.28μm。

在本發(fā)明中，所述銀合金絲鍍金后優(yōu)選精拉絲至直徑0.7～1.2mil。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述銀合金絲鍍金后優(yōu)選精拉絲至直徑21μm或30μm。

在本發(fā)明中，所述退火的溫度為200～800℃，優(yōu)選為350～800℃。所述退火的時(shí)間優(yōu)選為10～180min；在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述退火的溫度為350℃或650℃；所述退火時(shí)間為30min或60min。

在本發(fā)明中，所述銀合金絲包括0～10wt％的金、0～5wt％的銅和0～5wt％的鈀；所述金、銅和鈀的含量不同時(shí)為0。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述銀合金絲由銀90wt％、金5wt％、銅2wt％和鈀3wt％組成；或所述銀合金絲由銀88wt％、金10wt％和銅2wt％組成；或所述銀合金絲由銀95wt％，金2wt％，銅2wt％和鈀1wt％組成。

在本發(fā)明中，所述銀合金鍵合絲的外層為金銀合金層；所述金銀合金層的厚度為0.05～0.5μm。

在本發(fā)明中，所述退火在惰性氣氛下進(jìn)行；所述惰性氣氛優(yōu)選為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

本發(fā)明提供了一種銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下步驟：將銀合金絲表面鍍金層，精拉絲，退火，得到銀合金鍵合絲；所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；所述退火的溫度為200～800℃。本發(fā)明通過(guò)采用銀合金絲表面電鍍金層，控制金的用量，并熱處理退火，讓金層擴(kuò)散到銀中軸的外層，使得銀合金鍵合絲抗腐蝕，且具有長(zhǎng)期的鍵合可靠性。另外，該方法制備的銀合金鍵合絲反光性好，柔軟度好和優(yōu)異的推拉力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：銀合金鍵合絲暴露在h2s中沒(méi)有觀察到腐蝕點(diǎn)，通過(guò)led的可靠性測(cè)試；經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室抗老化等效測(cè)試10000h的測(cè)試后，仍保持一定的鍵合強(qiáng)度；銀合金鍵合絲的拉斷力為8～12g，推球剪切力為35～45g。

本發(fā)明在采用較少金用量，控制成本的前提下，提高銀合金鍵合絲的抗腐蝕性和反光性，使其在led封裝領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的銀合金鍵合絲的制備方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

在0.36mm的銀合金絲(含銀88wt％，金10wt％，銅2wt％)外層鍍金，控制金層厚度為0.17μm，然后精拉絲到直徑為21μm。隨后在350℃氮?dú)鈿夥障拢M(jìn)行熱處理60min，得到鍍金銀基合金鍵合絲，即銀合金鍵合絲。銀合金鍵合絲的制備過(guò)程示意圖如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備銀合金鍵合絲過(guò)程的示意圖。由圖1可以看出：在銀基表面鍍金層，通過(guò)拉絲和退火工藝，制得表層為金銀合金層的銀合金鍵合絲；實(shí)施例1所得銀合金鍵合絲的表面顏色與無(wú)鍍金層的銀合金絲相當(dāng)。

測(cè)試實(shí)施例1制備的銀合金鍵合絲與常規(guī)銀合金絲的線焊性能和可靠性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鍍金銀合金絲的焊接效果與常規(guī)銀合金絲相似，但推拉力測(cè)試結(jié)果更為優(yōu)異，分別為拉斷力12g，推球剪切力45g。

將沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲和實(shí)施例1所得的銀合金鍵合絲暴露在h2s中，腐蝕結(jié)果如圖2所示，圖2為沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲和本發(fā)明實(shí)施例1制備的銀合金鍵合絲的fab顯微圖和腐蝕測(cè)試結(jié)果圖，其中圖2中a為沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲的fab顯微圖；b為沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲的腐蝕測(cè)試結(jié)果圖；c為實(shí)施例1所得的銀合金鍵合絲的fab顯微圖；d為實(shí)施例1所得的銀合金鍵合絲的腐蝕測(cè)試結(jié)果圖。由圖2可以看到：經(jīng)過(guò)本發(fā)明的方法鍍金處理后，耐腐蝕能力大為提高，沒(méi)有觀察到腐蝕點(diǎn)，通過(guò)了led的可靠性測(cè)試(圖2中c和d)。相反，沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍍金處理的銀鍵合絲第一焊點(diǎn)顯示很嚴(yán)重的腐蝕(圖2中a和b)，沒(méi)有通過(guò)led的可靠性測(cè)試。且鍍金銀合金絲的抗腐蝕大大高于常規(guī)銀合金絲。更重要的是，經(jīng)過(guò)此法所得鍵合絲具有長(zhǎng)期的鍵合可靠性，可在經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室抗老化等效測(cè)試10000h的測(cè)試后，仍保持一定的鍵合強(qiáng)度。

實(shí)施例2

在0.75mm的銀合金絲(含銀90wt％，金5wt％，銅2wt％，鈀3wt％)外層鍍金，控制金層厚度為0.28μm，然后精拉絲到直徑為30μm。隨后在650℃氮?dú)鈿夥障?，進(jìn)行熱處理60min，得到銀合金鍵合絲。

測(cè)試實(shí)施例2制備的銀合金鍵合絲與常規(guī)銀合金絲的線焊性能和可靠性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鍍金銀合金絲的焊接效果與常規(guī)銀合金絲相似，但推拉力測(cè)試結(jié)果更為優(yōu)異，分別為拉斷力10g，推球剪切力38g。

實(shí)施例2所得銀合金鍵合絲的表面顏色及鍵合可靠性與實(shí)施例1類似。

實(shí)施例3

在0.20mm的銀合金絲(含銀95wt％，金2wt％，銅2wt％，鈀1wt％)外層鍍金，控制金層厚度為0.17μm，然后精拉絲到直徑為21μm。隨后在350℃氮?dú)鈿夥障?，進(jìn)行熱處理30min，得到銀合金鍵合絲。

測(cè)試實(shí)施例3制備的銀合金鍵合絲與常規(guī)銀合金絲的線焊性能和可靠性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鍍金銀合金絲的焊接效果與常規(guī)銀合金絲相似，但推拉力測(cè)試結(jié)果更為優(yōu)異，分別為拉斷力8g，推球剪切力35g。

實(shí)施例3所得銀合金鍵合絲的表面顏色及鍵合可靠性與實(shí)施例1類似。

由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下步驟：將銀合金絲表面鍍金層，精拉絲，退火，得到銀合金鍵合絲；所述銀合金絲的直徑和鍍金層的厚度比為0.1×10³～1.5×10³：0.01～0.5；所述退火的溫度為200～800℃。本發(fā)明通過(guò)采用銀合金絲表面電鍍金層，控制金的用量，并熱處理退火，讓金層擴(kuò)散到銀中軸的外層，使得銀合金鍵合絲抗腐蝕，且具有長(zhǎng)期的鍵合可靠性。另外，該方法制備的銀合金鍵合絲反光性好，柔軟度好和優(yōu)異的推拉力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：銀合金鍵合絲暴露在h2s中沒(méi)有觀察到腐蝕點(diǎn)，通過(guò)led的可靠性測(cè)試；經(jīng)受實(shí)驗(yàn)室抗老化等效測(cè)試10000h的測(cè)試后，仍保持一定的鍵合強(qiáng)度；銀合金鍵合絲的拉斷力為8～12g，推球剪切力為35～45g。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。