[发明专利]一种铜基键合引线及其生产工艺

摘要

一种铜基键合引线及其生产工艺，铜基键合引线以高纯铜基合金为基体，基体表面镀有高纯钯保护层；基体材料包含银、铟、磷、钇等微量元素；制备步骤：高纯铜熔炼—单晶铜基合金铸造—粗拉—中拉—镀钯—细拉—微拉—清洗钝化—复绕—包装。制备的铜基键合引线的力学性能、焊接性能、导电性能、导热性能、抗氧化性能等性能优异，同时线径小，适用于高密度、多引脚集成电路封装。

主权项

1.一种铜基键合引线及其生产工艺，其特征在于：铜基键合引线以高纯铜基合金为基体，基体表面镀有高纯钯保护层，高纯钯的纯度大于99.9999%，保护层的厚度为0.3μm‑0.5μm；所述的基体各组分的重量百分比为：银含量为0.005‑0.01%，铟含量为0.005‑0.01%，磷含量为0.005‑0.01%，钇含量0.005‑0.01%，其它不可避免的杂质元素总含量小于0.0001%，余量为铜；所述的生产工艺包括以下步骤：（1）高纯铜熔炼：以1号标准阴极铜为原料，采用真空电子束熔炼、凝固，去除杂质元素；阴极铜装入真空电子束熔炼炉内熔炼、凝固；其中电子枪工作真空度小于5×10‑3Pa，熔炼室真空度小于5×10‑3Pa，加速电压100KV，牵引速度为10mm/min；（2）单晶铜基合金铸造：以高纯铜为原料，添加重量百分比为 0.005‑0.01%的纯铟、纯磷、纯钇，采用热型铸造单晶设备和技术，制备Φ12mm单晶铜基合金杆材，热型铸造时的真空度小于3×10‑3Pa，采用氩气作为保护气氛，热型铸造单晶设备包括熔炼室、保温室、热型铸造室组成；保温室铜液的液面高于热型铸造室结晶器5‑8mm，单晶铜基合金杆的牵引速度为11‑15mm/min，熔炼室、保温室、热型铸造室的温度分别是1120℃、1110℃、 1105℃；制备的单晶铜基合金杆材横向晶粒和纵向晶粒均为1个；（3）粗拉：将Φ12mm的单晶铜基合金杆材拉制成Φ2mm的线材；粗拉时模具的表面粗糙度Ra为0.02μm，模具工作区模角为6°‑8°，模具工作区的定径带长度为 8mm，粗拉工序中采用乳化液润滑，乳化液的浓度为10%～12%，温度为30℃～35℃，速度为200～500m/min；（4）中拉：将Φ2mm的线材拉制成Φ0.2mm的线材；中拉时模具的表面粗糙度Ra为 0.015μm，模具工作区模角为5°‑6°，模具工作区的定径带长度为 6mm；所述中拉时模具的表面粗糙度Ra为0.01μm，模具工作区模角为3°‑5°，模具工作区的定径带长度为5mm；中拉工序中采用乳化液润滑，乳化液的浓度为15%～20%，温度为 28℃～32℃，速度为500～800m/min；中拉时采用电阻内热式连续退火，退火的电压为50V～55V；（5）镀钯：对Φ0.2mm铜基合金线镀纯钯保护层，镀钯的纯度要求大于99.9999%，表面镀钯层控制在5μm‑15μm的厚度；（6）细拉：将Φ0.2mm的线材拉制成Φ0.02mm的丝材；细拉时模具的表面粗糙度Ra为0.01μm，模具工作区模角为3°‑5°，模具工作区的定径带长度为5mm；细拉工序中采用拉丝油润滑，拉丝油含有粒径为110‑150nm的纳米石墨粉，温度为25℃～30℃，速度为1200～1500m/min；细拉采用电阻内热式连续退火，退火的电压为30V～37V，速度为1500m/min；（7）微拉：将Φ0.02mm的丝材拉制成Φ0.011‑0.015mm的丝材；微拉时模具的表面粗糙度Ra为0.01μm，模具工作区模角为3°‑5°，模具工作区的定径带长度为3mm；微拉工序中采用拉丝油润滑，拉丝油含有粒径为110‑150nm的纳米石墨粉，温度为25℃～30℃，速度为1600～2000m/min；微拉采用电阻内热式连续退火，退火的电压为20 V～23V；（8）清洗钝化；采用 1%NaOH的碱液对键合引线进行清洗，再采用在线超声波清洗设备对铜基键合引线进行清洗，超声波频率为100W，清洗介质采用无水酒精；铜基键合引线清洗后经70‑80℃、0.30%‑0.35%的苯丙三氮唑水溶液钝化处理，钝化后再进行烘干；（9）复绕；（10）包装；制备的铜基键合引线直径为0.011‑ 0.015mm，直径允许偏差小于±0.001mm，抗拉强度大于220MPa，伸长率为大于20%，电阻率为小于0.017241Ω·m。