一种极微细镀镍铜合金丝及其制作方法技术

本发明专利技术涉及光能、微电子产业用材料技术领域，它公开了一种极微细镀镍铜合金丝及其制作方法，所述极微细镀镍铜合金丝包括极微细铜丝，所述极微细铜丝外设有一层镍膜层，所述极微细铜丝是以高纯铜为主体，添加改性元素熔炼而成。本发明专利技术可以防止先镀后拔时，由于内外成分硬度、塑性不同而致拉拔后膜层不均、线材不匀及表面皲裂现象，影响使用性能；同时既可有效防止铜丝氧化，又便于应用中的焊接，与现有镀钯铜丝、镀金铜丝相比，镀镍铜丝可以大大降低材料的成本。

【技术实现步骤摘要】
-种极微细锻镇铜合金丝及其制作方法
本专利技术涉及光能、微电子产业用材料
，尤其涉及到一种极微细锻媒铜合 金丝及其制作方法。
技术介绍
键合丝（bonding wire)是连接芯片与外部封装基板（substrate)和/或多层线路 板（PCB)的主要连接方式。键合丝发展趋势，从应用方向上主要是线径细微化、高车间寿命 (floor life) W及高线轴长度。 典型的半导体器件及L邸芯片的键合引线主体是金线、银线、铜线、锻金线、锻把 线或其合金线，除铜线外，使用的都是贵金属，而单纯的铜线极易氧化；通行的太阳能光伏 电池都是采用丝网印刷银浆作为栅线极，也是贵金属；贵金属因其价格昂贵，成本自是居高 不下，不利于产品的普及推广。而媒、铜相比于上述金、把等贵金属，有天壤之别；锻媒铜丝 不仅价格极其低廉，而且其导电、焊接性能非常优越，是替代贵金属，降低产品成本的最佳 选择。但是10几微米线径的铜丝张力只有不到几个g，非常不利于进行连续的表面热处理； 而铜导电率虽高但极易氧化，必须要经过表面处理才能满足微电子领域的键合所需。媒自 身具有很高的化学稳定性，在空气中与氧作用形成纯化膜，使媒锻层具有良好的抗大气腐 蚀性；但媒离子间空隙大，膜层处理不好，无法包裹母线，起不到抗氧化的作用。 中国专利201410333092. 5公开了一种半导体器件用键合铜合金丝，含有下述重 量配比的成分：铜100份，把0.5 - 1.5份，氨0.0005 - 0.002份。该专利技术还提供上 述合铜合金丝的一种制造方法，包括下述步骤；（0将铜和把烙合成铜把合金烙体，再经过 拉丝处理，获得铜把合金线材；（2)对铜把合金线材进行多道次拉拔，得到铜把合金丝；在 拉拔过程中及拉拔完成后进行退火处理，最后一次退火处理采用氮氨混合气作为退火气氛 ;(3)最后一次退火处理结束后，将铜把合金丝通入己醇水溶液中进行冷却，得到键合铜合 金丝。该专利技术的键合铜合金丝具有较强的抗氧化能力，在馬气氛下球焊时有较大的结合面 积和较高的结合强度，导电能力强，可靠性高，且制造工艺简单易行。但是该专利技术使用把比 较昂贵，成本自是居高不下，不利于产品的普及推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种极微细锻媒铜合金丝及其制作方法，W高纯铜丝为主 体，添加微量改性元素，在极微细层面进行真空离子锻媒表面处理，W满足微电子领域键合 线及光伏电池电极线所需。 为实现上述目的，本专利技术采用W下技术方案： 一种极微细锻媒铜合金丝，包括极微细铜丝，所述极微细铜丝外设有一层媒膜层，所述 极微细铜丝是W高纯铜为主体，添加改性元素烙炼而成。 进一步的，所述改性元素包括W下含量的原料；5-300ppm Ca，10-100ppm P， 10-500ppm Ag,10-500ppm Au,5-100ppm Y,5-100ppm Zr,10-100ppm In〇 进一步的，所述改性元素包括W下含量的原料；100ppm Ca，50ppm P，20ppm Ag， 20ppm Au,lOppm Y,lOppmZr,5ppm In。 进一步的，所述极微细铜丝的直径为0. 016mm-0. 018mm，所述媒膜层的厚度为 120-180nm。 进一步的，所述高纯铜的纯度为99. 9999%。 本专利技术还公开了一种极微细锻媒铜合金丝的制作方法，包括W下步骤： (1) 铜材提纯；W市售1号纯铜为原料，使用电解-烙炼，再电解-再烙炼的反复提纯工 艺，使铜的S、Ag、Se、Si、Mg、Te等杂质总含量控制在50ppm W下，得到纯度达为99. 9999% 的高纯铜； (2) 制备中间合金体；取步骤（1)得到的高纯铜1000克，加入1000ppmCa、50化pmP、 200ppmAg、200ppmAu、lOOppmY、100ppmZr、50ppmIn的改性元素，分别放入烙炼炉中烙炼成相 应的中间合金体； (3) 连铸单晶铜棒；将步骤（1)得到的高纯铜和步骤（2)得到的中间合金体按各种成分 的最终含量计算所需的量一起放置于连铸炉内，经真空烙炼、定向凝固、拉铸成8mm单晶铜 棒； (4) 拉拔丝材；将步骤（3)得到的8mm单晶铜棒经过粗拉、中拉、细拉、微细拉、极微细拉 拉拔成0. 〇16mm-〇. 018mm的极微细铜丝； (5) 清洗退火；将步骤（4)得到的极微细铜丝进行清洗、退火、风干，备锻覆用； (6) 真空锻媒；将退火后的极微细铜丝绕于6英寸铅轴上，每卷20000米，置于真空锻 膜设备的绕线轴上，W 4Pa/15min的速度抽真空至5X l〇-2Pa，启动离子专用电源，按膜厚 120-180nm，设定5m/min的绕线速度，将极微细铜丝锻覆媒膜层。 进一步的，所述极微细锻媒铜合金丝的制作方法还包括W下步骤： (7) 复绕分卷；根据不同用途复绕分卷，包装。 本专利技术与现有技术相比，具有W下优点：本专利技术不同于现有工艺无法在极微细金 属丝材上进行表面处理，须先粗拉、中锻、再细拔，也不同于现有工艺在铜丝上把或锻金，而 是先将高纯单晶铜丝拉制成0. 016mm-0. 018mm的极小线径，直接进行表面真空离子锻媒 膜，无需再拉拔。本专利技术与现有技术相比可W防止先锻后拔时，由于内外成分硬度、塑性不 同而致拉拔后膜层不均、线材不匀及表面薇裂现象，影响使用性能；同时既可有效防止铜丝 氧化，又便于应用中的焊接，与现有锻把铜丝、锻金铜丝相比，锻媒铜丝可W大大降低材料 的成本。 【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。 [001引 实施例一： 一种极微细锻媒铜合金丝，包括极微细铜丝，极微细铜丝外设有一层媒膜层，极微细铜 丝是W纯度为99. 9999%的高纯铜为主体，添加改性元素烙炼而成。合金中包含W下含量 的改性元素；5卵m Ca，10卵m P，10卵m Ag，10卵m Au，5卵m Y，5卵m Zr，10卵m In。极微细铜 丝的直径为0. 016mm，媒膜层的厚度为120皿。 本实施例一种极微细锻媒铜合金丝的制作方法，包括W下步骤： (1) 铜材提纯；W市售1号纯铜为原料，使用电解-烙炼，再电解-再烙炼的反复提纯工 艺，使铜的S、Ag、Se、Si、Mg、Te等杂质总含量控制在50ppm W下，得到纯度达为99. 9999% 的高纯铜； (2) 制备中间合金体；取步骤（1)得到的高纯铜1000克，加入1000ppmCa、50化pmP、 200ppmAg、200ppmAu、100ppmY、100ppmZ;r、50ppmIn的微量改性元素，分别放入烙炼炉中烙炼 成相应的中间合金体； (3) 连铸单晶铜棒；将步骤（1)得到的高纯铜和步骤（2)得到的中间合金体按各种成 分的最终含量计算所需的量一起放置于连铸炉内，经真空烙炼、定向凝固、拉铸成8mm单晶 铜棒，得到的单晶铜棒中包含W下含量的改性元素；5ppm Ca，10ppm P，10ppm Ag，10ppm Au, 5ppm Y, 5ppm Zr, lOppm In; (4) 拉拔丝材；将步骤（3)得到的8mm单晶铜棒经过粗拉、中拉、细拉、微细拉、极微细拉 拉拔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极微细镀镍铜合金丝，其特征在于，包括极微细铜丝，所述极微细铜丝外设有一层镍膜层，所述极微细铜丝是以高纯铜为主体，添加改性元素熔炼而成。

【技术特征摘要】
1. 一种极微细锻媒铜合金丝，其特征在于，包括极微细铜丝，所述极微细铜丝外设有一 层媒膜层，所述极微细铜丝是W高纯铜为主体，添加改性元素烙炼而成。2. 根据权利要求1所述的极微细锻媒铜合金丝，其特征在于，所述高纯铜添加W下 含量的改性兀素：5-300卵m Ca, 10-100卵m P, 10-500卵m Ag, 10-500卵m Au, 5-100卵m Y, 5-lOOppm Zr,10-100ppm In〇3. 根据权利要求2所述的极微细锻媒铜合金丝，其特征在于，所述高纯铜添加W下含 量的改性元素；1〇〇卵m Ca，50卵m P，20卵m Ag，20卵m Au，10ppm Y，10卵mZr，5ppm In。4. 根据权利要求1所述的极微细锻媒铜合金丝，其特征在于，所述极微细铜丝的直径 为0. 016mm-0. 018mm，所述媒膜层的厚度为120-180皿。5. 根据权利要求1所述的极微细锻媒铜合金丝，其特征在于，所述高纯铜的纯度为99. 9999%〇6. -种权利要求1至5之一所述的极微细锻媒铜合金丝的制作方法，其特征在于，包括 W下步骤： (1) 铜材提纯；W市售1号纯铜为原料，使用电解-烙炼，再电解-再烙炼的反复提纯工 艺，使铜的S、Ag、Se、Si、Mg、Te等杂质总含量控制在5...

【专利技术属性】
技术研发人员：程平，李明，郑东风，
申请(专利权)人：安徽华晶微电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34