一種絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主要用在微電子封裝工序中的合金鍵合絲，具體涉及一種絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲。本發(fā)明還涉及所述絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越向便攜式、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展。封裝工序?qū)τ阪I合絲產(chǎn)品的要求也越來越高，正朝著多引腳、小間距及多列多層疊的方向發(fā)展，引線鍵合面臨越來越大的挑戰(zhàn)。為了在較小的封裝體積內(nèi)實現(xiàn)更高的封裝密度，實現(xiàn)多功能聚集化，需要縮小引線間距、增加引線數(shù)量、降低線弧高度。同時，在一些精密器件中或工作環(huán)境惡劣的條件下，為了保證器件的可靠性，避免鍵合絲在使用過程中發(fā)生腐蝕，由于無法使用價格便宜的銀絲、銅絲等替代昂貴的金絲材料，導(dǎo)致器件成本居高不下。
[0003]目前，用來增加引腳鍵合密度的方法主要有降低鍵合絲直徑和引線間距，但線徑、間距縮小的同時，容易造成鍵合絲的歪斜、搭接或塌絲，從而導(dǎo)致器件短路。用于解決銅等活潑金屬抗腐蝕的方法主要是在銅絲表面鍍鈀，使銅絲材料與空氣隔絕，但這也造成銅絲成本大幅度上升，無法使其得到廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)明一種絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲及其制備方法是十分必要的。
[0004]另外，目前尚沒有一種適合工業(yè)化使用的鍵合絲覆膜及固化專用裝置，采用普通浸漬及固化設(shè)備在鍵合絲表面涂覆高分子膜存在生產(chǎn)效率低，掛膜不均勻等難于克服的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲及其制備方法，利用覆膜材料隔絕金屬與外界環(huán)境的接觸，提高鍵合的可靠性；同時利用合金摻雜的方式，降低鍵合絲與基底焊接后二者間原子的擴(kuò)散速度，改善二者金屬間化合物(IMC)引起的脆性失效問題，進(jìn)一步提高鍵合絲可靠性;本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是，提供一種投資少，生產(chǎn)效率高、掛膜均勻的鍵合絲覆膜及固化專用裝置。
[0006]解決現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
一種絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲，其特征在于:其由內(nèi)層的合金鍵合絲和外層的絕緣抗腐蝕高分子覆膜層組成；其中合金鍵合絲的金屬基材包括金、銀、銅和鋁，用于合金的其它金屬包括金、銀、銅、鋁、鉑、鈀、釕、銠、鋨、銥以及稀土元素；其中絕緣覆膜抗腐蝕材料為熱塑性聚酰亞胺樹脂。
[0007]所述金屬基材的含量占合金鍵合絲的85?99.9*丨％;余量為所述用于合金的其它金屬，余量中稀土元素含量< 15ppm;絕緣抗腐蝕高分子覆膜層厚度為0.2~0.8μηι。
[0008]余量中稀土元素含量優(yōu)選為3?15ppm。
[0009]作為用于合金的其它金屬的金含量為9%，作為用于合金的其它金屬的鈀含量為3%，作為用于合金的其它金屬的鈰含量為5ppm，余量為作為合金基材的銀。
[0010]作為用于合金的其它金屬的銀含量為0.5%，余量為作為合金基材的銅。
[0011]所述的絕緣覆層抗腐蝕合金鍵合絲的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
1)、合金基材的選擇或提純:選擇99.999%以上的高純基材金屬;或利用提純工藝，使基材金屬的純度達(dá)到99.999%以上；
2)、熔鑄:將高純基材金屬與所需合金混合，經(jīng)過預(yù)合金、母合金和連續(xù)拉鑄工藝，熔鑄成合金金屬棒；
3)、拉絲:將合金金屬棒通過拉絲機(jī)拉成要求線徑的絲線；
4)、退火；
5)、覆膜及固化:在合金鍵合絲的表面通過水平浸漬鍍膜，覆蓋上絕緣覆層材料，并進(jìn)行UV固化處理。
[0012]其中步驟2)熔鑄中:根據(jù)合金成分百分比，在1000°C?1600°C下利用N2吹攪保護(hù)進(jìn)行預(yù)合金、母合金，在1000?1300°c下進(jìn)行連續(xù)拉鑄工藝，熔鑄成符合直徑要求合金金屬棒。
[0013]其中步驟3)拉絲中，在0.26mm處設(shè)置合金絲的半成品退火，退火溫度為350-450°C，以減少半成品合金絲中的晶格缺陷，并提高細(xì)線徑合金絲的拉絲性能。
[0014]其中步驟第4)的退火中，成品線徑合金絲的退火溫度為350_650°C，調(diào)整合金絲的機(jī)械性能符合相應(yīng)線徑的產(chǎn)品要求。
[0〇15] 其中步驟5)覆膜及固化中:合金線以300mm/min?1000mm/min的速度通過溫度為300°C?350°C的水平浸漬鍍膜槽;水平浸漬鍍膜槽中熱塑性聚酰亞胺樹脂粘度為600mPa.s?lOOOmPa.s，在合金鍵合絲的表面覆蓋上絕緣覆層材料;然后以同樣速度通過UV固化爐進(jìn)行固化處理。
[0016]其特征在于其中步驟5)采用以下專用裝置進(jìn)行覆膜及固化:所述專用裝置包括循環(huán)槽以及安裝于循環(huán)槽之內(nèi)用于裝盛液體絕緣覆膜材料的水平浸漬鍍膜槽，循環(huán)槽的上邊沿低于水平浸漬鍍膜槽的上邊沿;所述專用裝置還包括位于水平浸漬鍍膜槽上方的循環(huán)滴液裝置，循環(huán)槽通過循環(huán)栗和循環(huán)管與所述循環(huán)滴液裝置相連接;所述專用裝置還包括安裝在循環(huán)槽右側(cè)的UV固化爐;所述專用裝置還包括安裝在循環(huán)槽左側(cè)的放線裝置以及安裝在UV固化爐右側(cè)的收線裝置;放線裝置和收線裝置之間的鍵合絲依次經(jīng)過水平浸漬鍍膜槽的上端口上方和UV固化爐的固化腔。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
第一、鍵合絲采用合金方式，改善了金屬的硬度、電阻率、熔斷電流、MC等力學(xué)和電學(xué)性能，使鍵合絲的可靠性得到提高；
第二、外層具有絕緣覆膜材料，實現(xiàn)了利用現(xiàn)有鍵合絲無法實現(xiàn)的諸多布線方式，如引線接觸和交叉、線偏移、長引線和搭接鍵合等，從而突破了許多現(xiàn)有普通鍵合絲設(shè)計規(guī)則的限制;增大了鍵合密度，有利于電子產(chǎn)品的多功能、密集化和小型化。
[0017]第三、與鍍鈀防止氧化腐蝕等方式相比，本發(fā)明的絕緣覆膜抗腐蝕合金鍵合絲成本更低，且在抗腐蝕的同時實現(xiàn)了鍵合絲表面絕緣，適用范圍更廣泛。
[0018]第四、本發(fā)明利用合金摻雜的方式，降低了鍵合絲與基底焊接后二者間原子的擴(kuò)散速度，
從而解決了二者金屬間化合物(MC)引起的脆性失效問題，進(jìn)一步提高了鍵合絲可靠性。
[0019]第五、覆膜及固化時采用了專用裝置，從放線裝置引出的金屬鍵合絲穿過凸起于水平浸漬鍍膜槽的上端口邊沿的鍍膜液浸漬絕緣覆膜材料，然后進(jìn)入UV固化爐的固化腔進(jìn)行固化處理，最后纏繞到收線裝置上，完成鍵合絲覆膜及固化。實現(xiàn)了在簡易裝置中的鍵合絲覆膜及固化，設(shè)備投資小，生產(chǎn)效率高，掛膜均勻。
【附圖說明】
[0020]圖1本發(fā)明實施例1鍵合后的IMC圖片。
[0021 ]圖2本發(fā)明實施例2鍵合后的IMC圖片。
[0022]圖3本發(fā)明專用覆膜及固化裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0024]實施例1: 一種直徑為25μπι( 1.0mil，不包含絕緣覆膜厚度)絕緣覆膜抗腐蝕銀合金鍵合絲，組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為:
Au(金)用量為9%，Pd(鈀)用量為3%，Ce(鈰)用量為5ppm，余量為作為合金基材的Ag;夕卜層絕緣覆膜材料為熱塑性聯(lián)苯聚酰亞胺樹脂。
[0025]其制備方法包括以下步驟:
第一步，選擇合金基材:選擇達(dá)到99.999%以上高純度的銀金屬原料；
第二步，熔鑄:根據(jù)合金成分百分比，在1600°C下利用N2吹攪保護(hù)進(jìn)行預(yù)合金、母合金，在1250°C下進(jìn)行連續(xù)拉鑄工藝，恪鑄成直徑為8 ± 0.3mm的銀合金金屬棒；
第三步，拉絲:將銀合金金屬棒先通過粗拉設(shè)備拉制成直徑為1.55mm的合金絲，再通過中拉設(shè)備拉制成直徑為0.26mm的合金絲(此線徑作450°C中間退火處理)，最終利用細(xì)拉、超細(xì)拉設(shè)備拉制成直徑為25μπι的銀合金線；
第四步，退火:在溫度為550°C的退火設(shè)備上對銀合金線進(jìn)行退火處理，以消除合金線的內(nèi)應(yīng)力，使之不產(chǎn)生扭曲、彎曲，調(diào)整機(jī)械性能BL> 1 Ogf、延伸率E/L 13-17%;
第五步，覆膜及固化:銀合金線以800mm/min的速度通過溫度為350°C的水平浸漬鍍膜槽;水平浸漬鍍膜槽中熱塑性聯(lián)苯聚酰亞胺樹脂粘度為800-1000mPa.s，在合金鍵合絲的表面覆蓋上絕緣覆層材料;然后以同樣速度通過UV固化爐進(jìn)行固化處理，得到絕緣覆膜膜層厚度為0.5μπι的絕緣覆膜抗腐蝕銀合金鍵合絲；
第六步，產(chǎn)品檢驗:用放大倍數(shù)為250倍的光學(xué)顯微鏡檢驗覆膜表面情況，觀察是否均勻、有無裂紋和雜質(zhì)；用放線設(shè)備檢驗鍵合絲的放線和應(yīng)力情況;用萬能材料試驗機(jī)檢驗鍵合絲的機(jī)械性能是否符合要求，其要求為:斷裂力B/L>10gf、延伸率E/L 13?17%;