[00138857]一种微电子封装用铜合金单晶键合丝及其制备方法

1、课题来源与背景：键合引线是集成电路和LED封装产业中重要的材料之一。铜由于具有比金更为优异的导电、导热和力学性能,以及低成本特性,使得铜合金键合丝逐渐成为电子封装业中主流发展方向,各厂商纷纷研发并投入规模生产。然而,铜合金键合丝的成分配方和工艺被视为核心机密,并不对外公开。发明本产品目的是克服现有技术不足,提供一种微电子封装用铜合金单晶键合丝及其制备方法,它克服现有铜合金类键合丝表面易氧化、耐腐蚀性差、导电性降低、硬度高和拉拔断线等问题。 2、技术原理及性能指标：向铜中添加一定量银（Ag）元素的目的就是增加铜合金的抗氧化性,保证铜合金的导电和导热性;向铜中添加钪（Sc）能极大地影响铜合金的组织和性能,可大幅地提高铜合金的强度,还能保持合金的塑性,且其耐腐蚀性和成球性（焊接性能）优异。因为钪既是稀土金属又是过渡族金属,它在铜合金中既有稀土元素的净化和改善铸锭组织的作用,又有过渡族元素的再结晶抑制剂作用。向铜中添加微量的钛（Ti）的主要作用是降低Sc的添加量,降低合金的成本,同时产生很强的变质作用和抑制再结晶能力。向铜中添加微量的铁（Fe）可以进一步保证铜合金的导电性,降低硬度。所有添加的微量元素银、钪、钛和铁都可以与铜形成固溶体,而不会形成金属间化合物,保证铜合金良好的塑性。而且,将铜合金提拉成单晶组织,没有晶界存在,这样可以进一步降低硬度,保证良好的导电性和塑性。本发明的微电子封装用铜合金单晶键合丝具有良好抗氧化性和成球性、高导电和导热性、低硬度、良好塑性和耐腐蚀性。能够适应电子封装高性能、多功能、微型化、低成本的需求。综合技术指标达到国内先进水平、部分指标达到国内领先水平。 3、技术的创造性与先进性：国内首创铜合金单晶材料组成及成份含量配比的设计,在纯铜中添加微量稀土Sc元素和高熔点W元素,及微量其他元素,制备出高断裂强度、高延伸率,良好的抗氧化性、键合性和键合可靠性的铜合金单晶键合丝。独特的冶炼铜合金单晶棒的制作技术及方法、拉拔工艺及退火复绕技术,部分参数高于国外进口产品。掌握含有高熔点元素和挥发元素的铜合金单晶棒和铜合金键合丝的制备方法及工艺,并采用这种完全自主知识产权的技术和产品来实现规模化生产。可替代集成电路芯片封装、LED芯片封装传统用的金丝线。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性：已成功研发出新产品并实现批量生产,产品性能指标符合客户使用要求,反映良好。产品主要用于半导体以及LED行业芯片封装,并用于军用无人机芯片和激光武器芯片封装。项目产品是国家重点鼓励支持的新材料领域,科技含量高、市场前景广阔。政策、社会、市场、环境、制造、管理等风险相对较小,只要管理到位,措施得当,风险完全可控。 5、应用情况：产品经过研发、鉴定、初试、中试,现已具备量产条件。技术指标达到国际先进水平、国内创新领先水平,是键合金丝的有效替代品,目前已达到规模生产水平。 6、历年获奖情况：产品获得2017年第二届中国军民两用技术创新应用大赛优胜奖。