CN106449446A - 一种半导体键合线的制备方法 - Google Patents

一种半导体键合线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体键合线的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)熔炼制棒，其包括二元合金棒料及键合线棒料；(2)键合线棒料的拉拔；(3)键合线清洗；(4)键合线退火；(5)键合线复绕。本发明采用二次熔炼方法制备键合线棒料，使混炼材料熔炼充分，制得的材料导电性、传导性和延展性较好，且便于加工；通过对键合线进行清洗，有利于将键合线上的污垢清洗干净，防止键合线轻微氧化；通过对键合线进行退火处理，并且采用氮气作为保护气体，提高了安全性，同时通过在退火过程中对键合线滴注SN防银变色剂，提高了键合线的抗氧化性，从而有利于延长其使用周期；通过采用交叉排线的方式，有利于避免放线时出现夹丝、粘丝的异常现象。

Description

一种半导体键合线的制备方法
技术领域
本发明属于半导体材料加工技术领域，特别是涉及一种半导体键合线的制备方法。
背景技术
随着人类社会向着电气化、自动化、信息化及网络化的不断发展，半导体器件也在不断的发展，做为半导体材料四大主材之一的键合线，在半导体市场上的需求量也越来越大。
然而，传统的键合线加工工艺存在一些缺陷：采用一次熔炼方法进行制备，不仅制备出来的键合线延展性不好，而且不利于加工；无清洗工序；采用氮氢混合气体保护，不安全；采用平绕收线方式，易导致夹丝、粘丝等异常现象，不利于产品的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体键合线的制备方法，通过该制备方法的应用，解决了现有的一次熔炼制备的键合线延展性不好且不利于加工、无清洗工序、采用氮氢混合气体保护不安全以及用平绕收线方式易导致夹丝、粘丝等异常现象而不利于产品使用的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种半导体键合线的制备方法，该方法包括以下具体制备步骤：
(1)熔炼制棒，其包括二元合金棒料及键合线棒料；
(2)键合线棒料的拉拔；
(3)键合线清洗；
(4)键合线退火；
(5)键合线复绕。
本发明进一步改进在于：步骤(1)中，二元合金棒料的具体合成：
取原料高纯铜和原料金属钯，并按2∶1的配比投放到真空熔炼炉中；保持真空熔炉内压力控制在0.01Pa，同时将温度控制在1200℃～1300℃之间，进行熔炼；
待原料高纯铜和原料金属钯充分熔化后，继续精炼2小时～4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以100mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的二元合金棒料。
本发明进一步改进在于：步骤(1)中，键合线棒料的具体合成：
将上述制得的二元合金棒料制成颗粒状；然后按键合线中原料高纯铜的含量要求，二元合金颗粒中配入原料高纯铜及其它微量材料后；其中要求：高纯铜99.5％，二元合成颗粒占0.5％，微量材料小于5ppm，置入真空熔炼炉中，抽真空并保持压力为0.01Pa，同时将温度控制在1200℃～1300℃之间进行熔炼；
待置入的材料充分熔化后，继续精炼2小时～4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以50mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的键合线棒料。
本发明进一步改进在于：步骤(1)中，键合线棒料的合成过程中，所述微量材料为硅、钙和锑。
本发明进一步改进在于：步骤(3)中，在清洗水箱内加入去离子水并滴入SN防银变色剂，然后向清洗槽内充入压缩空气，待清洗槽内产生气泡后，再将步骤(2)制得的键合线以1.5m/s的速度通过清洗槽进行清洗。
本发明进一步改进在于：步骤(4)中，将步骤(3)处理得到的键合线以1m/s～1.5m/s的速度通入温度为500℃～600℃的氮气中，同时以60滴/min的速度向键合线滴注SN防银变色剂，并以200℃的温度进行烘干。
本发明进一步改进在于：步骤(5)中，将步骤(4)处理后的键合线，按照所需长度以交叉排线的方式卷绕在成品线轴上，即制得键合线成品。
本发明具有以下有益效果：本发明采用二次熔炼方法制备键合线棒料，有利于混炼的材料熔炼充分均匀，并有利于将材料制成线性方向的柱状晶体，此材料导电性、传导性和延展性较好，便于加工；通过对拉拔制得的键合线进行清洗处理，有利于将键合线上附着的污垢清洗干净，并有利于防止键合线在生产过程中产生轻微氧化；通过对清洗后的键合线进行退火处理，并且在退火处理过程中采用氮气作为保护气体，提高了生产的安全性，同时通过在退火过程中对键合线滴注SN防银变色剂，提高了键合线的抗氧化性，从而有利于延长其使用周期；通过采用交叉排线的方式，有利于避免放线时出现夹丝、粘丝的异常现象。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式一：
本发明为一种用于半导体键合线的制备方法，该方法包括以下具体制备步骤：
(1)熔炼制棒
二元合金棒料的合成：
取原料高纯铜和原料金属钯，并按2∶1的配比投放到真空熔炼炉中；然后抽真空使真空熔炉内压力控制在0.01Pa，同时将温度控制在1200℃进行熔炼；待原料高纯铜和原料金属钯充分熔化后，继续精炼2小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以100mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的二元合金棒料；
键合线棒料的合成：
将上述制得的二元合金棒料制成颗粒状；然后按键合线中原料高纯铜的含量要求，在二元合金颗粒中配入原料高纯铜及微量材料(硅、钙和锑)后；其中要求：高纯铜99.5％，二元合成颗粒占0.5％，微量材料小于5ppm，置入真空熔炼炉中，抽真空并保持压力为0.01Pa，同时将温度控制在1200℃进行熔炼；待置入的材料充分熔化后，继续精炼2小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以50mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的键合线棒料；
(2)键合线棒料的拉拔
将步骤(1)中制得的键合线棒料进行拉拔处理，从而制得所需规格和尺寸的键合线；
(3)键合线清洗
在清洗水箱内加入去离子水并滴入SN防银变色剂，然后向清洗槽内充入压缩空气，待清洗槽内产生气泡后，再将步骤(2)制得的键合线以1.5m/s的速度通过清洗槽进行清洗；
(4)键合线退火
将经过步骤(3)处理得到的键合线以1m/s的速度通入温度为500℃的氮气中，同时以60滴/min的速度向键合线滴注SN防银变色剂，并以200℃的温度进行烘干，以确保制成后的键合线不会再出现氧化现象；
(5)键合线复绕
将经过步骤(4)处理后的键合线，按照所需长度以交叉排线的方式卷绕在成品线轴上。
具体实施方式二：
本发明为一种用于半导体键合线的制备方法，该方法包括以下具体制备步骤：
(1)熔炼制棒
二元合金棒料的合成：
取原料高纯铜和原料金属钯，并按2∶1的配比投放到真空熔炼炉中；然后抽真空使真空熔炉内压力控制在0.01Pa，同时将温度控制在1250℃进行熔炼；待原料高纯铜和原料金属钯充分熔化后，继续精炼3小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以100mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的二元合金棒料；
键合线棒料的合成：
将上述制得的二元合金棒料制成颗粒状；然后按键合线中原料高纯铜的含量要求，在二元合金颗粒中配入原料高纯铜及微量材料(硅、钙和锑)后；其中要求：高纯铜99.5％，二元合成颗粒占0.5％，微量材料小于5ppm，置入真空熔炼炉中，抽真空并保持压力为0.01Pa，同时将温度控制在1250℃进行熔炼；待置入的材料充分熔化后，继续精炼3小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以50mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的键合线棒料；
(2)键合线棒料的拉拔
将步骤(1)中制得的键合线棒料进行拉拔处理，从而制得所需规格和尺寸的键合线；
(3)键合线清洗
在清洗水箱内加入去离子水并滴入SN防银变色剂，然后向清洗槽内充入压缩空气，待清洗槽内产生气泡后，再将步骤(2)制得的键合线以1.5m/s的速度通过清洗槽进行清洗；
(4)键合线退火
将经过步骤(3)处理得到的键合线以1.3m/s的速度通入温度为550℃的氮气中，同时以60滴/min的速度向键合线滴注SN防银变色剂，并以200℃的温度进行烘干，以确保制成后的键合线不会再出现氧化现象；
(5)键合线复绕
将经过步骤(4)处理后的键合线，按照所需长度以交叉排线的方式卷绕在成品线轴上。
具体实施方式三：
本发明为一种用于半导体键合线的制备方法，该方法包括以下具体制备步骤：
(1)熔炼制棒
二元合金棒料的合成：
取原料高纯铜和原料金属钯，并按2∶1的配比投放到真空熔炼炉中；然后抽真空使真空熔炉内压力控制在0.01Pa，同时将温度控制在1300℃之间，进行熔炼；待原料高纯铜和原料金属钯充分熔化后，继续精炼4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以100mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的二元合金棒料；
键合线棒料的合成：
将上述制得的二元合金棒料制成颗粒状；然后按键合线中原料高纯铜的含量要求，在二元合金颗粒中配入原料高纯铜及微量材料(硅、钙和锑)后；其中要求：高纯铜99.5％，二元合成颗粒占0.5％，微量材料小于5ppm，置入真空熔炼炉中，抽真空并保持压力为0.01Pa，同时将温度控制在1300℃进行熔炼；待置入的材料充分熔化后，继续精炼4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以50mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的键合线棒料；
(2)键合线棒料的拉拔
将步骤(1)中制得的键合线棒料进行拉拔处理，从而制得所需规格和尺寸的键合线；
(3)键合线清洗
在清洗水箱内加入去离子水并滴入SN防银变色剂，然后向清洗槽内充入压缩空气，待清洗槽内产生气泡后，再将步骤(2)制得的键合线以1.5m/s的速度通过清洗槽进行清洗；
(4)键合线退火
将经过步骤(3)处理得到的键合线以1.5m/s的速度通入温度为600℃的氮气中，同时以60滴/min的速度向键合线滴注SN防银变色剂，并以200℃的温度进行烘干，以确保制成后的键合线不会再出现氧化现象；
(5)键合线复绕
将经过步骤(4)处理后的键合线，按照所需长度以交叉排线的方式卷绕在成品线轴上。
本发明提供一种半导体键合线的制备方法，该方法利于混炼的材料熔炼充分均匀，并利于将材料制成线性方向的柱状晶体，此材料导电性、传导性和延展性较好，便于加工；通过对拉拔制得的键合线进行清洗处理，有利于将键合线上附着的污垢清洗干净，并有利于防止键合线在生产过程中产生轻微氧化；通过对清洗后的键合线进行退火处理，并且在退火处理过程中采用氮气作为保护气体，提高了生产的安全性，同时通过在退火过程中对键合线滴注SN防银变色剂，提高了键合线的抗氧化性，从而有利于延长其使用周期；通过采用交叉排线的方式，有利于避免放线时出现夹丝、粘丝的异常现象。
最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：该方法包括以下具体制备步骤：
(1)熔炼制棒，其包括二元合金棒料及键合线棒料；
(2)键合线棒料的拉拔；
(3)键合线清洗；
(4)键合线退火；
(5)键合线复绕。
2.根据权利要求1所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，二元合金棒料的具体合成：
取原料高纯铜和原料金属钯，并按2∶1的配比投放到真空熔炼炉中；保持真空熔炉内压力控制在0.01Pa，同时将温度控制在1200℃～1300℃之间，进行熔炼；
待原料高纯铜和原料金属钯充分熔化后，继续精炼2小时～4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以100mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的二元合金棒料。
3.根据权利要求2所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，键合线棒料的具体合成：
将上述制得的二元合金棒料制成颗粒状；然后按键合线中原料高纯铜的含量要求，在二元合金颗粒中配入原料高纯铜及其它微量材料后置入真空熔炼炉中；其中要求：高纯铜99.5％，二元合成颗粒占0.5％，微量材料小于5ppm，抽真空并保持压力为0.01Pa，同时将温度控制在1200℃～1300℃之间进行熔炼；
待置入的材料充分熔化后，继续精炼2小时～4小时后充入氮气；当氮气充入量达到1000mbar时，以50mm/min的速度牵引，制得直径为Φ8mm的键合线棒料。
4.根据权利要求3所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，键合线棒料的合成过程中，所述微量材料为硅、钙和锑。
5.根据权利要求3所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，在清洗水箱内加入去离子水并滴入SN防银变色剂，然后向清洗槽内充入压缩空气，待清洗槽内产生气泡后，再将步骤(2)制得的键合线以1.5m/s的速度通过清洗槽进行清洗。
6.根据权利要求5所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，将步骤(3)处理得到的键合线以1m/s～1.5m/s的速度通入温度为500℃～600℃的氮气中，同时以60滴/min的速度向键合线滴注SN防银变色剂，并以200℃的温度进行烘干。
7.根据权利要求6所述的一种半导体键合线的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，将步骤(4)处理后的键合线，按照所需长度以交叉排线的方式卷绕在成品线轴上，即制得键合线成品。
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