在第一焊点打线操作窗口变宽，在比较低的超声功率 下也可以获得良好的焊接效果。超声在焊线中的作用主要有：1、软化线材；2、促使FAB与 IC pad错表面之间的摩擦。加入的Ag大多存在于晶界、位错（dislocation)等晶体缺陷部 位，而超声的吸收也主要是在晶界、位错（dislocation)位置，由于银的引入极大地改变了 这些缺陷部位的特性，使得这些缺陷部位变形更加容易，整体表现为线材更容易变形，在恒 定的焊接力作用下（bonding force)与IP Pad能形成更紧密的接触，另外银也存在向FAB 表面偏析的现象，FAB表面的银能更迅速地扩散到Pad的铝层中而形成焊接作用。
[0044] 在该线材外表面还可以设有有机涂层，该有机涂层的其主要成分包括：有机胺、阳 离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配物。这两者的结合能确保有机涂层拥有一定 的厚度和结构及相应的牢固性以确保所得到的铜线拥有足够的车间寿命的保存期（Shelf life)，在本实施例中，该有机涂层的厚度为0. 2~2. 5nm，而本发明提供的IC封装用超软键 合丝的直径可以为18~50微米。
[0045] 有机胺的存在有利于与表面被氧化或者硫化而处于离子态的铜离子形成配合物， 在具体实施时，有机胺可以选自单乙醇胺、双乙醇胺、三乙醇胺、单甲胺、双甲胺、三甲胺、咪 唑、苯并三氮唑中的至少一种。
[0046] 而阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配物最终吸附与线材表面能起到 以下作用：
[0047] 1、润滑作用，降低线材与机器之间的摩擦力，减少线材的表面磨损；
[0048] 2、抗氧化，硫化作用，提高铜线的floor life以及防止铜线之间的黏线和卡线，提 升放线能力。
[0049] 在具体实施例时，阳离子表面活性剂可以选自氯化十六烷基三甲基铵、氯化十八 烷基三甲基铵、含硫阳离子表面活性剂中的至少一种；该非离子表面活性剂可以选自辛基 酚聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0050] 如图1所示，本发明还提供一种IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，包 括：
[0051] S1、将原料按预定的比例进行熔炼，得到氧含量为0~5ppm，钨含量为0. 1~ 2ppm，硫含量为1~10ppm，磷含量为4~200ppm，余量为高纯铜的线材；
[0052] S2、将该线材行多次拉丝，并在多次拉丝过程中对该线材进行退火处理，得到直径 为18~50um的键合丝；
[0053] S3、对该直径为18~50um的键合丝进行最后一次退火处理。
[0054] 该步骤Sl中得到的线材还包括银，含量为8~250ppm。具体来说，在步骤Sl中 可以按预先确定的比例将高纯铜、含磷铜预合金、含银铜预合金、含钨铜预合金混合，通过 调整真空熔炼的真空度，最终获得6-8mm线材；该线材中的氧含量为0~5ppm，钨含量为 0· 1~2ppm，硫含量为1~10ppm，磷含量为4~200ppm，银含量为8~250ppm。
[0055] 而在步骤S2或S3中，进行退火处理时，其工艺条件为：退火温度450~600 °C，退 火炉有效长度为600mm，退火速度为50~100m/min。
[0056] 此外，还包括步骤S4,将完成最后一次退火处理的键合丝浸入并通过盛有机涂层 溶液的槽，在该键合丝外表面形成厚度为0. 2~2. 5nm的有机涂层。在具体实施时，可以通 过调整槽的宽度和走丝的速度来变化键合丝与有机涂层液的接触时间从而控制有机涂层 的厚度；此外键合丝出槽后，可以经过风冷后收线。
[0057] 上述有机涂层溶液的组份按重量百分比计包括：有机溶剂15~30%，水60~ 70%，有机胺5~18%，阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配物0. 005~0. 2%。
[0058] 其中，该有机溶剂为选自乙醇、异丙醇中的至少一种；该有机胺选自单乙醇胺、双 乙醇胺、三乙醇胺、单甲胺、双甲胺、三甲胺、咪唑、苯并三氮唑中的至少一种；该阳离子表面 活性剂选自氯化十六烷基三甲基铵、氯化十八烷基三甲基铵、含硫阳离子表面活性剂中的 至少一种；该非离子表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0059] 本发明提供的IC封装用超软键合丝及其制造方法，通过直接调整线材中的氧含 量和通过引入磷，借助其去氧能力，，通过引入鹤、硫并进一步利用forming gas中氢的还 原性，降低FAB中的氧含量，降低了 FAB的硬度。此外，在上述添加物的基础上，添加了 8~ 200ppm的银，提升了线材的超声软化效能和与IC铝材料的结合能力，拓宽了打线工作窗 口，由于操作窗口的拓宽，使得该IC封装用超软键合丝也能应用于多芯片叠片封装中的悬 空打线。
[0060] 本发明提供的IC封装用超软键合丝及其制造方法，还采用了一种有机混合膜，保 护铜材被氧化和硫化，提升产品的车间寿命，第二焊点的可焊接性，减少了线材表面的划伤 以及放线性能。
[0061] 为了更好地理解本发明，下面结合具体的试验进一步阐明本发明的内容。
[0062] 采用纯度为99. 99 %的铜作为原料（氧含量大于200ppm)，通过熔铸过程将下表1 中的添加剂加入，其中氧、硫的含量由熔炼的真空度控制；通过常用拉丝退火工艺得到直径 为15~25um之间的铜合金键合丝。
[0063]
【主权项】
1. 一种IC封装用超软键合丝，其特征在于，线材中的氧含量为O~5ppm，钨含量为 0? 1~2 ppm，硫含量为1~10 ppm，磷含量为4~200 ppm，余量为高纯铜。
2. 根据权利要求1所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，还包括银，含量为8~ 250ppm〇
3. 根据权利要求2所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，所述银的纯度在99. 99 % 以上。
4. 根据权利要求1所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，在所述线材外表面还设有 有机涂层，所述有机涂层的成分包括：有机胺、阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复 配物。
5. 根据权利要求4所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，所述有机胺选自单乙醇胺、 双乙醇胺、三乙醇胺、单甲胺、双甲胺、三甲胺、咪挫、苯并三氮唑中的至少一种；所述阳离子 表面活性剂选自氯化十六烷基三甲基铵、氯化十八烷基三甲基铵、含硫阳离子表面活性剂 中的至少一种；所述非离子表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧乙烯醚等非离 子中的至少一种。
6. 根据权利要求4所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，所述有机涂层的厚度为 0? 2 ~2. 5nm〇
7. 根据权利要求1所述IC封装用超软键合丝，其特征在于，所述高纯铜的纯度为4N以 上。
8. -种IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，包括： 51、 将原料按预定的比例进行恪炼，得到氧含量为0~5ppm，鹤含量为0? 1~2 ppm，硫 含量为1~10 ppm，磷含量为4~200 ppm，余量为高纯铜的线材； 52、 将所述线材行多次拉丝，并在多次拉丝过程中对所述线材进行退火处理，得到直径 为18~50um的键合丝； 53、 对所述直径为18~50um的键合丝进行最后一次退火处理。
9. 根据权利要求8所述IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，在所述步骤Sl 中得到的线材还包括银，含量为8~250ppm。
10. 根据权利要求8所述IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，还包括步骤 S4,将完成最后一次退火处理的键合丝浸入并通过盛有机涂层溶液的槽，在所述键合丝外 表面形成厚度为0. 2~2. 5nm的有机涂层。
11. 根据权利要求8所述IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，在所述步骤 S2或S3中，进行所述退火处理时，退火温度450~600°C，退火炉有效长度为600mm，退火速 度为 50 ~100m/min。
12. 根据权利要求8所述IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，所述有机涂层 溶液的组份按重量百分比计包括：有机溶剂15~30%，水60~70%，有机胺5~18%，阳 离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配物0. 005~0. 2%。
13. 根据权利要求12所述IC封装用超软键合丝的制造方法，其特征在于，所述有机溶 剂为选自乙醇、异丙醇中的至少一种；所述有机胺选自单乙醇胺、双乙醇胺、三乙醇胺、单甲 胺、双甲胺、三甲胺、咪唑、苯并三氮唑中的至少一种；所述阳离子表面活性剂选自氯化十六 烷基三甲基铵、氯化十八烷基三甲基铵、含硫阳离子表面活性剂中的至少一种；所述非离子 表面活性剂选自辛基酚聚氧乙烯醚，月桂醇聚氧乙烯醚中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供一种IC封装用超软键合铜合金丝及其制造方法，线材中的氧含量为0～5ppm，钨含量为0.1～2ppm，硫含量为1～10ppm，磷含量为4～200ppm，余量为高纯铜。本发明提供的IC封装用超软键合丝及其制造方法，通过直接调整线材中的氧含量和通过引入磷，借助其去氧能力；通过引入钨、硫并进一步利用forming gas中氢的还原性，降低FAB中的氧含量，降低了FAB的硬度。此外，在上述添加物的基础上，添加了8～200ppm的银，提升了线材的超声软化效能和与IC铝材料的结合能力，拓宽了打线工作窗口，由于操作窗口的拓宽，使得该IC封装用超软键合丝也能应用于多芯片叠片封装中的悬空打线。
【IPC分类】H01L21-48, C22F1-08, H01L23-49, C22C9-00
【公开号】CN104752385
【申请号】CN201510039412
【发明人】周振基, 周博轩, 任智
【申请人】汕头市骏码凯撒有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月26日