专利名称：一种镀钯镀金的双镀层键合铜丝的制作方法
一种镀钯镀金的双镀层键合铜丝技术领域
本发明属于半导体集成电路芯片封装领域，具体来说涉及一种半导体集成电路芯片键合用双镀层铜丝。
背景技术：
半导体集成电路制造完成后所得的芯片虽然已经具有特定的功能，但是要实现该功能，必须通过与外部电子元件的连接。而半导体集成电路芯片需要经过与封装体的键合工序，最终得到芯片封装，如此才能通过封装的引脚与外部电子元件连接。在芯片与封装体的键合工艺中，都通过键合线将芯片上的焊盘与封装体的引脚进行电连接。所以键合线是实现芯片功能必不可少的材料。现有技术中，中国授权专利CN102130067B公开了一种表面镀钯键合铜丝，这种镀钯键合铜丝由于采用价格相对低廉的钯作为镀层，因此相对于镀金键合铜丝来说，其制造成本以及应用成本相对更低，但是这种镀钯键合铜丝由于采用金属钯作为镀层，因此相对于镀金键合铜丝来说，其导电性能存在不足。中国授权实用新型专利CN201788710U公开了一种高导光亮复合镀银铜丝，其采用金属银作为铜丝的镀层，由于银的优良导电性能以及其相对适中的价格，因此其能在一定范围内取代镀钯键合铜丝。但是这种镀银键合铜丝同样存在不足，例如延展性不好，在加工过程中容易被破坏。
而且，无论是镀钯键合 铜丝还是镀银键合铜丝，相对于纯金来说，由于钯或银的导电性能仍存在不足，例如电阻率较高，这导致其在体积非常小的芯片封装中所产生的热量无法忽视。因而有必要研究一种性能优异的替代键合丝。发明内容:
本发明要解决的技术问题是提供一种具有双镀层的键合铜丝，以克服现有镀钯或镀银键合铜丝导电性能较差，并且延展性能不好的缺陷。
本发明提出的双镀层键合铜丝具有三层结构，最内层为在高纯铜中添加了微量金属元素的铜芯，在该铜芯的表面镀有纯钯导电层，在纯钯导电层的表面镀有纯金导电层；其中所述微量金属元素为锡、镁和铝。
其中，所述高纯铜的纯度大于99.9995%,以所述双镀层键合铜丝为100重量份，即100wt%计，其中铜芯中纯铜的含量为92.6 93.8wt%，微量元素总体含量为lwt%，纯钯导电层的含量为2.7 5.4wt%，纯金导电层的含量为I 2.5wt%。
其中，所述微量金属元素的总含量为lwt%，包括0.5wt%的锡、0.3wt%的镁以及0.2wt% 的铝。
其中，所述纯钯的纯度大于99.99%，所述纯金的纯度大于99.99%。
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图1为本发明提出的双镀层结构的键合铜丝。
具体实施方式
:下面通过具体实施方式
对本发明提出的双镀层键合铜丝进行详细说明。实施例如图1所示，本发明提出的双镀层键合铜丝包括铜芯1、镀钯层2、镀金层3。其中，铜芯I为采用纯度大于99.9995%的高纯铜为原料，通过添加锡、镁和铝进行单晶熔炼而成；镀钯层2采用纯度大于99.99%的金属钯，通过电镀工艺将其镀在铜芯的表面上；镀金层3采用纯度大于99.99%的金属金，通过电镀工艺将其电镀在镀钯层2的表面上。其中，以最终制得的含有镀钯层和镀金层的双镀层键合铜丝为100重量份计，即100被％计，铜芯中纯铜的含量为92.6^93.8wt%，纯钯导电层的含量为2.7^5.4wt %、纯金导电层的含量为Γ2.5wt%，锡的含量为0.5wt%、镁的含量为0.3wt%、铝的含量为0.2wt%。下面介绍制造本发明双镀层键合铜丝的具体工艺方法，该方法以先后次序依次包括如下步骤:(I)以最终制得的含有镀钯层和镀金层的双镀层键合铜丝为100重量份计，即100wt%计，将92.6 93.8wt%的纯度大于99.9995 %的高纯铜置入熔炼炉熔化，并加入
0.5wt%的锡、0.3wt%的镁、0.2wt%的铝，经过单晶熔炼拉伸成铜芯，铜芯的直径大约为8mm，并且该铜芯的纵向和横向晶粒数均为I个；(2)将所述铜芯进行粗拔以制得直径大约为3_4mm的铜丝后，对所述铜丝进行退火，退火温度大约为450-500摄氏度，退火时间大约为20-60分钟，退火后进行水冷；(3)电镀纯钯导电层:在退火后铜芯表面上电镀2.7^5.4wt%的纯钯，以形成纯钯导电层，所述纯钯的纯度大于99.99% ；(4)第一次精拔:将完成步骤(3)的电镀有纯钯导电层的铜丝，精拔成直径大约为1-2mm的镀钮铜丝；(5)第一次热退火:对完成步骤(4)的镀钯铜丝进行热退火，其中热退火温度大约为450-500摄氏度，时间大约为20-60分钟；(6)电镀纯金导电层:在镀钯铜丝的表面上电镀广2.5￥〖％的纯金，以形成纯金导电层，所述纯金的纯度大于99.99% ；(7)第二次精拔:将完成步骤(5)的铜丝精拔成直径大约为15-25微米的双镀层键合铜丝；(8)第二次热退火:对完成步骤(6)的双镀层键合铜丝进行热退火，其中热退火温度大约为450-500摄氏度，时间大约为20-60分钟；(9)清洗:对完成步骤(7)的双镀层键合铜丝进行表面清洗，采用酸性溶液先对其进行一次清洗，然后采用去离子水进行二次清洗；( 10)将清洗干净的镀金键合铜丝烘干。其中，步骤(4)中优选的直径大小为1.5mm，步骤(5)和(8)中优选的热退火温度大约为480摄氏度，时间大约为30分钟。本发明提出的双镀层键合铜丝由于采用先镀钯后镀金的双镀层结构，因此其兼具了优良的延展性和优异的导电性。并且通过两次精拔的工艺，使得在铜丝的拉拔过程中逐渐变细，避免了一次拉拔工艺中，由于从较大直径(如本发明的8mm) —次拉拔成微细直径(如本发明的15-25微米)的过程中，容易使得铜丝被拉断的问题，因此可以减少生产过程中不必要的损耗。
以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。
权利要求
1.一种双镀层键合铜丝，其特征在于: 所述铜丝具有三层结构，最内层为芯体，该芯体由在高纯铜中添加了微量金属元素的铜芯构成，在该铜芯的表面镀有纯钯导电层，在纯钯导电层的表面镀有纯金导电层；其中所述微量金属元素为锡、镁和铝。
2.如权利要求1所述的双镀层键合铜丝，其特征在于: 其中，所述高纯铜的纯度大于99.9995%，以所述双镀层键合铜丝为100重量份，SP100wt9U+，其中铜芯中纯铜的含量为92.6 93.8wt%，微量元素总体含量为lwt%，纯钯导电层的含量为2.7 5.4wt%，纯金导电层的含量为I 2.5wt%。
3.如权利要求1-2任意之一所述的双镀层键合铜丝，其特征在于: 所述微量金属元素的总含量为lwt%，包括0.5wt%的锡、0.3wt%的镁以及0.2wt%的铝。
4.如权利要求1-3任意之一所述的双镀层键合铜丝，其特征在于: 其中，所述纯钯的纯 度大于99.99%，所述纯金的纯度大于99.99%。
全文摘要
本发明公开了一种双镀层键合铜丝，所述铜丝具有三层结构，最内层为在高纯铜中添加了微量金属元素的铜芯，在该铜芯的表面镀有纯钯导电层，在纯钯导电层的表面镀有纯金导电层；其中所述微量金属元素为锡、镁和铝。
文档编号C25D7/06GK103219312SQ20131006603
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者吕燕翔, 居勤坤, 史仁龙, 万传友, 彭芳美, 周国忠 申请人:溧阳市虹翔机械制造有限公司