阅读说明：本技术 一种铜锡合金键合线生产工艺方法 (Production process method of copper-tin alloy bonding wire ) 是由 何孔田 唐文静 张军 何孔高 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铜锡合金键合线生产工艺方法,按照如下质量百分比的组分要求准备,铬0.8％～1.5％、锆0.06～0.09％、锰0.3％～0.5％、氮化钛粉体0.5％～1.5％、银0.003％～0.009％、镁0.005～0.07％、铝0.008～0.01％、铟0.006～0.007％、硅0.001％～0.005％,余量为铜,并采用科学的合金线制备方法,利用金属在熔融液态时由激烈运动的原子集团和空穴组成的特性,通过合理的铸造工艺使铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟和硅元素均匀分布到铜基体中,从而改善铜基体的综合性能；此外,本发明还在铜合金线的外部镀有锡层,使得该铜锡合金键合线具有较好的抗氧化性、耐腐蚀性和屏蔽性(抗干扰性),也有利于降低合金线的电阻率,提高其导电性能。(The invention discloses a production process method of a copper-tin alloy bonding wire, which is prepared according to the following component requirements of, by mass, 0.8% -1.5% of chromium, 0.06% -0.09% of zirconium, 0.3% -0.5% of manganese, 0.5% -1.5% of titanium nitride powder, 0.003% -0.009% of silver, 0.005% -0.07% of magnesium, 0.008% -0.01% of aluminum, 0.006% -0.007% of indium, 0.001% -0.005% of silicon and the balance of copper, and adopts a scientific alloy wire preparation method, utilizes the characteristic that metal is composed of violent-moving atomic groups and cavities in molten liquid state, and uniformly distributes chromium, zirconium, manganese, titanium nitride powder, silver, magnesium, aluminum, indium and silicon elements into a copper matrix through a reasonable casting process, thereby improving the comprehensive performance of the copper matrix; in addition, the tin layer is plated outside the copper alloy wire, so that the copper-tin alloy bonding wire has better oxidation resistance, corrosion resistance and shielding property (anti-interference property), and is also favorable for reducing the resistivity of the alloy wire and improving the conductivity of the alloy wire.)

一种铜锡合金键合线生产工艺方法

技术领域

本发明涉及金属键合丝技术领域，具体为一种铜锡合金键合线生产工艺方法。

背景技术

键合线是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通，是微电子领域常用的封装材料。早期的键合线多由纯金制成，但这种键合线价格昂贵，成本高，为降低成本，键合线逐渐被各种键合合金线取代，如纯银镀金键合线、各种铜合金键合线等。铜线由于价格低、导电率好、硬度大等优势使铜合金键合线成为当下应用最广泛的键合线。但现有的铜合金键合线大多具有表面易氧化，力学性能差、易出现拉拔断线等问题。因此，研发能够满足键合材料各方面力学性能并能提供更好表面抗氧化性的键合铜线显得尤为重要。

为此，本发明提出一种铜锡合金键合线生产工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜锡合金键合线生产工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜锡合金键合线生产工艺方法，包括以下几个步骤：

S1、配料：按如下质量百分比的组分要求准备，铬0.8％～1.5％、锆0.06～0.09％、锰0.3％～0.5％、氮化钛粉体0.5％～1.5％、银0.003％～0.009％、镁0.005～0.07％、铝0.008～0.01％、铟0.006～0.007％、硅0.001％～0.005％，余量为铜；

S2、熔炼：将上述质量百分比的铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟、硅和铜加入到真空熔炼炉中，升温至1150～1250℃熔化铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟、硅和铜，持续精炼20～35min后，再搅拌并保温1～1.5h然后真空冷却，制得铜合金锭；

S3、连铸：将真空连续铸造炉抽真空至1.5×10Pa后，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至5×10 3Pa，然后将真空连续铸造炉升温至1000～1200℃后，加入步骤S2中所述铜合金锭进行熔化，精炼30～40min，开始连续铸造，连续铸造的速度为40～50mm/min，连铸成铜合金杆；

S4、拉丝：将步骤S3所述的铜合金杆用油脂类润滑剂润滑，再放入拉丝模具中进行冷拉拔，其中拉丝模具为用油脂类润滑剂润滑过的拉丝模具，经冷却拉伸和在线退火，制成直径为0.2～0.3mm的铜合金线；

S5、清洗铜合金线：拉丝结束后立即对S4中制得的铜合金线进行三次清洗，第一次用体积分数为8％～15％的硫酸清洗20～30s，第二次用乙醇-水混合溶液清洗15～25s，第三次用去离子水清洗10～20s，清洗后置于180～200℃的环境下烘干；

S6、镀层：根据镀锡层的厚度选择合适孔径的长管形模具，将清洗烘干后的铜合金线穿插在长管形模具内，然后用医用针管以13～15μL/min的速度将镀锡液注入长管形模具内，注满后将长管形模具置于180～200℃的环境下烘干12～14h，烘干拆模后得到铜锡合金键合线；

S7、清洗：完成镀锡后用清水冲洗，之后再使用中和液中和处理，然后再用清水冲洗，最后通过热水冲洗处理后，导入控温管道内烘干，获得成品。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S6中的镀锡液采用甲基磺酸锡、甲基磺酸、复合添加剂的混合液制成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S7的中和液为磷酸钠溶液。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S5中的乙醇-水混合溶液由无水乙醇和去离子水按照无水乙醇：去离子水＝1:2的体积比混合而成。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S3中的惰性气体为氦气。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S4中的冷拉拔次数为5～12次，冷拉拔速度为120～150mm/s。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S4中的在线退火的电压为50-60V，速度为600-700m/min，温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟。

作为本发明一种优选的技术方案，所述铜为符合GB/T467-1997标准的高纯阴极铜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种铜锡合金键合线生产工艺方法，以铜元素为基体，往其中合理的加入了铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟和硅元素，采用科学的合金线制备方法，利用金属在熔融液态时由激烈运动的原子集团和空穴组成的特性，通过合理的铸造工艺使铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟和硅元素均匀分布到铜基体中，从而改善铜基体的综合性能；

此外，本发明还在铜合金线的外部镀有锡层，使得该铜锡合金键合线具有较好的抗氧化性、耐腐蚀性和屏蔽性(抗干扰性)，也有利于降低合金线的电阻率，提高其导电性能。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：本发明提供一种技术方案：一种铜锡合金键合线生产工艺方法，包括以下几个步骤：

S1、配料：按如下质量百分比的组分要求准备，铬0.8％～1.5％、锆0.06～0.09％、锰0.3％～0.5％、氮化钛粉体0.5％～1.5％、银0.003％～0.009％、镁0.005～0.07％、铝0.008～0.01％、铟0.006～0.007％、硅0.001％～0.005％，余量为铜；

S2、熔炼：将上述质量百分比的铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟、硅和铜加入到真空熔炼炉中，升温至1150～1250℃熔化铬、锆、锰、氮化钛粉体、银、镁、铝、铟、硅和铜，持续精炼20～35min后，再搅拌并保温1～1.5h然后真空冷却，制得铜合金锭；

S3、连铸：将真空连续铸造炉抽真空至1.5×10Pa后，停止抽真空并向真空熔炼炉中充入惰性气体至5×10 3Pa，然后将真空连续铸造炉升温至1000～1200℃后，加入步骤S2中所述铜合金锭进行熔化，精炼30～40min，开始连续铸造，连续铸造的速度为40～50mm/min，连铸成铜合金杆；

S4、拉丝：将步骤S3所述的铜合金杆用油脂类润滑剂润滑，再放入拉丝模具中进行冷拉拔，其中拉丝模具为用油脂类润滑剂润滑过的拉丝模具，经冷却拉伸和在线退火，制成直径为0.2～0.3mm的铜合金线；

S5、清洗铜合金线：拉丝结束后立即对S4中制得的铜合金线进行三次清洗，第一次用体积分数为8％～15％的硫酸清洗20～30s，第二次用乙醇-水混合溶液清洗15～25s，第三次用去离子水清洗10～20s，清洗后置于180～200℃的环境下烘干；

S6、镀层：根据镀锡层的厚度选择合适孔径的长管形模具，将清洗烘干后的铜合金线穿插在长管形模具内，然后用医用针管以13～15μL/min的速度将镀锡液注入长管形模具内，注满后将长管形模具置于180～200℃的环境下烘干12～14h，烘干拆模后得到铜锡合金键合线；

S7、清洗：完成镀锡后用清水冲洗，之后再使用中和液中和处理，然后再用清水冲洗，最后通过热水冲洗处理后，导入控温管道内烘干，获得成品。

进一步的，所述步骤S6中的镀锡液采用甲基磺酸锡、甲基磺酸、复合添加剂的混合液制成。

进一步的，所述步骤S7的中和液为磷酸钠溶液。

进一步的，所述步骤S5中的乙醇-水混合溶液由无水乙醇和去离子水按照无水乙醇：去离子水＝1:2的体积比混合而成。

进一步的，所述步骤S3中的惰性气体为氦气。

进一步的，所述步骤S4中的冷拉拔次数为5～12次，冷拉拔速度为120～150mm/s。

进一步的，所述步骤S4中的在线退火的电压为50-60V，速度为600-700m/min，温度为400～420℃，退火时间为1～3分钟。

进一步的，所述铜为符合GB/T467-1997标准的高纯阴极铜。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。