一种高强度键合铜丝的制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107611039A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710840069.9(22)申请日2017.09.18(71)申请人佛山慧创正元新材料科技有限公司地址528000广东省佛山市禅城区华宝南路13号佛山国家火炬创新创业园C座十六楼(72)发明人邵光伟(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人连围(51)Int.Cl.H01L21/48(2006.01)C22C9/00(2006.01)C22C1/10(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种高强度键合铜丝的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种高强度键合铜丝的制备方法及应用，该高强度键合铜丝的制备方法先将电解铜提纯、金属单晶水平连铸制得单晶铜，接着将单晶铜熔化后加入一定量的铌、铬、二硼化钛粉和邻甲酚醛环氧树脂，得到混合铜液，随后将混合铜液在保温炉中经凝结、牵引形成无氧铜杆，最后拉丝、退火并喷涂防护膜涂覆液后得到成品。利用该方法制备而成的高强度键合铜丝具有优异的机械强度，并且成本较低，能够满足行业的要求，具有良好的应用前景。同时，本发明还公开了该方法所制得的高强度键合铜丝在集成电路中的应用。CN107611039ACN107611039A权利要求书1/1页1.一种高强度键合铜丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将电解提纯所得纯度为99.999wt％的提纯铜经金属单晶水平连铸得到纯度为99.9999wt％的单晶铜；(2)将熔炼炉抽真空，待真空度达到10-1Pa，充入氮气使炉内压力达到0.5～0.8MPa，加热熔化单晶铜，再加入占铜液质量5wt％的铌、4.7wt％的铬、1.8wt％的二硼化钛粉、0.5wt％的邻甲酚醛环氧树脂，继续加热至3200℃，搅拌均匀得到混合铜液；(3)将步骤(2)得到的混合铜液经降温、过滤后转移到保温炉中，保温炉中的混合铜液表面覆盖有一层由木炭和石墨鳞片组成的覆盖层，保温炉的温度为1380～1430℃，将连铸机的结晶器伸入铜液内，结晶器内部采用循环冷却水隔套冷却，铜液在结晶器内凝结成固体，并经过连铸机中的牵引辊机构向上牵引形成无氧铜杆；(4)将无氧铜杆经挤压后在拉丝机上逐步拉细，得到铜丝，随后进行退火，退火温度为280℃，退火速度为0.5～1.5m/s；(5)退火后在铜丝表面喷涂防护膜涂覆液，得到成品。2.根据权利要求1所述的高强度键合铜丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中结晶器伸入混合铜液的深度为25～30mm；循环冷却水的出水的温度为35～40℃，且冷却进出水的温差≤8℃；牵引辊机构的牵引速度为1300mm/min。3.根据权利要求1所述的高强度键合铜丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中拉丝过程中的模具延伸率为10～15％，拉丝速度为10～12m/s。4.根据权利要求1所述的高强度键合铜丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)的防护膜涂覆液的组成为：膦酸丁烷三羧酸5份、聚偏氟乙烯3份、环己酮2份，溶剂为100份的N，N-二甲基甲酰胺。5.权利要求1～4任一项所述的制备方法所制得的铜丝在集成电路中的应用。2CN107611039A说明书1/7页一种高强度键合铜丝的制备方法及应用技术领域[0001]本发明涉及金属材料加工技术领域，特别涉及一种高强度键合铜丝的制备方法及应用。背景技术[0002]键合丝作为一个产品族是半导体封装的关键材料之一，它的功能是实现半导体芯片与引脚的电连接，起着芯片与外界的电流导入及导出作用。键合铜线以其优良的力学性能、电学性能和低成本因素，在微电子封装上被逐步采用，现有的键合铜丝以高纯单晶铜为原材料，单晶铜键合丝在拉制过程中，由于拉丝受力不均匀造成拉丝过程中铜晶粒破碎，形成不规则的半连续柱状晶，受热后其晶界容易迁移，致使再结晶温度较低，热影响区长度较长，不适合高密度、低弧度及多层封装，从而严重影响了产品的质量。因此，键合铜丝至今也没有得到大批量应用，尤其是在集成电路方面没有得到大面积推广。[0003]铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米。铌是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，属于元素周期表上的5族。高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。世界上很大一部份铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌镍合金的形态，用于生产镍、铬和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材。铌在高温合金的晶粒结构中会形成γ”相态。这类合金一般含有最高6.5％的铌。在钢的各种微合金化元素中，废铌是最有效的微合金化元素，铌的作用如此之大，以至于铁原子中含有丰富的铌原子，就