一种大直径键合铝线及其制造方法

摘要

本发明提供一种大直径键合铝线，该大直径键合铝线由铝镍合金制成，所述铝镍合金由99~99.995%（重量）的高纯铝和0.005~1%（重量）的镍组成，所述高纯铝的纯度大于或等于99.995%。本发明还提供上述大直径键合铝线的一种制造方法。本发明的大直径键合铝线具有以下优点：在酸碱环境下表现得更出色，能很好地适应酸碱环境，有效避免了键合铝线受到的酸性、碱性腐蚀，抗腐蚀能力强，有利于键合铝线的持久保存，减缓老化，并使封装后的集成电路产品具有较长的使用寿命；具有优良的机械性能、电学性能、热学性能等，很大程度提高了芯片频率和可靠性，并且键合更牢固、更稳定。

权利要求

1. 一种大直径键合铝线的制造方法，其特征在于依次包括以下步骤：

（1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99~99.6%，镍0.4~1%；所述高纯铝的纯度大于或等于99.995%；

-2 -3

（2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为10 ~10 Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在660~750℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温30~60分钟；然后采用凝固方式制造直径为5~8毫米的大直径键合铝线坯料；

（3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径5~8毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为30~60米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为60~120米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为300~400℃，保温时间为

5~30分钟；退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19~25℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.150~0.475毫米，拉制速度为60~120米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

（4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为300~500℃，热处理的保温时间为5~30分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19~25℃，得到大直径键合铝线。

2.根据权利要求1所述的大直径键合铝线的制造方法，其特征在于：所述高纯铝中，按重量计，杂质总量小于或等于0.005%，且杂质中镁的含量为1~5ppm、铜的含量为1~5ppm、铁的含量为1~6ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm。

3. 根据权利要求1所述的大直径键合铝线的制造方法，其特征在于：所述步骤（3－

3）和步骤（4）中，冷却方式为空气冷却法。

说明书

一种大直径键合铝线及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于集成电路邦定的材料，具体涉及一种用于集成电路邦定的大直径键合铝线，以及这种大直径键合铝线的制造方法。

背景技术

[0002] 大直径键合铝线广泛应用于MOS管、可控硅、肖特基模块、大功率二极管、大功率三极管、汽车电子装置等集成电路的焊线。目前，大直径键合铝线大多为纯铝线，主要采用纯度为99.99%或99.999%的铝作为材料制成，以这两种铝材料制得的大直径键合铝线虽然焊接性能好，但其抗腐蚀能力比较差，这样，邦定出来的产品存在老化快、使用寿命短的问题。作为集成电路的关键材料，现有的纯铝材料大直径键合铝线已不能满足客户对产品性能日益增高的要求。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种大直径键合铝线及其制造方法，这种大直径键合铝线抗腐蚀能力强，能很好地适应酸碱环境，使封装后的集成电路产品具有较长的使用寿命。采用的技术方案如下：

[0004] 一种大直径键合铝线，其特征在于该大直径键合铝线由铝镍合金制成，所述铝镍合金由99~99.995%（重量）的高纯铝和0.005~1%（重量）的镍组成，所述高纯铝的纯度大于或等于99.995%。

[0005] 通过在高纯铝中加入具有良好的延展性和耐腐蚀性的镍，形成耐腐蚀性良好的铝镍合金，使制得的大直径键合铝线抗腐蚀能力强，能很好地适应酸碱环境。

[0006] 优选上述大直径键合铝线的直径为0.100~0.475毫米。

[0007] 上述高纯铝的纯度大于或等于99.995%，也就是说，上述高纯铝中铝的重量百分比含量大于或等于99.995%，而杂质总量小于或等于0.005%（重量）。优选方案中，上述高纯铝中，按重量计，杂质总量小于或等于0.005%，且杂质中镁的含量为1~5ppm、铜的含量为1~5ppm、铁的含量为1~6ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm。

[0008] 上述铝镍合金可采用下述方法制得：先将高纯铝在真空度为10-2~10-3Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在660~750℃，并按比例加入镍（Ni），再保温30~60分钟，凝固后得到铝镍合金。

[0009] 本发明还提供上述大直径键合铝线的一种制造方法，其特征在于依次包括以下步骤：

[0010] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99~99.995%，镍0.005~1%；所述高纯铝的纯度大于或等于99.995%；

[0011] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为10-2~10-3Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在660~750℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温30~60分钟；然后采用凝固方式制造直径为5~8毫米的大直径键合铝线坯料；

[0012] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径5~8毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为30~60米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为60~120米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为300~400℃，保温时间为5~30分钟；退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19~25℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.100~0.475毫米，拉制速度为60~120米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

[0013] （4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为300~500℃，热处理的保温时间为5~30分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19~25℃，得到大直径键合铝线。

[0014] 铝材料中由于加入镍，使其硬度增加，因此在上述步骤（3－3）中，通过中间退火使材料软化，以利于后续进一步拉制。

[0015] 上述步骤（3－3）和步骤（4）中，冷却方式可采用空冷法（即空气冷却法）。

[0016] 制得的大直径键合铝线可采用抽真空包装方式进行包装。

[0017] 本发明与传统的大直径键合铝线相比，具有以下优点：通过加入镍，使生产出来的大直径键合铝线在酸碱环境下表现得更出色，能很好地适应酸碱环境，有效避免了键合铝线受到的酸性、碱性腐蚀，抗腐蚀能力强，有利于键合铝线的持久保存，减缓老化，并使封装后的集成电路产品具有较长的使用寿命；具有优良的机械性能、电学性能、热学性能等，很大程度提高了芯片频率和可靠性，并且键合更牢固、更稳定，能适应电子封装高性能、多功能、高寿命的发展需求。本发明大直径键合铝线主要的应用领域是大功率二极管、大功率三极管、汽车电子装置等。

具体实施方式

[0018] 实施例1

[0019] 本实施例中，大直径键合铝线的制造方法依次包括以下步骤：

[0020] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99.995%，镍0.005%；所述高纯铝的纯度为99.999%；

[0021] 上述高纯铝中，按重量计，杂质总量为0.001%，且杂质中镁的含量为1ppm、铜的含量为1ppm、铁的含量为1ppm；

[0022] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为10-2Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在710℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温40分钟；然后采用凝固方式制造直径为5毫米的大直径键合铝线坯料；

[0023] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径5毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为50米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为80米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为350℃，保温时间为5分钟；
退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至20℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.200毫米，拉制速度为80米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

[0024] （4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为400℃，热处理的保温时间为5分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至20℃，得到直径为0.200毫米的大直径键合铝线。

[0025] 上述步骤（3－3）和步骤（4）中，冷却方式采用空冷法（即空气冷却法）。

[0026] 制得的大直径键合铝线采用抽真空包装方式进行包装。

[0027] 实施例2

[0028] 本实施例中，大直径键合铝线的制造方法依次包括以下步骤：

[0029] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99.95%，镍0.05%；所述高纯铝的纯度为99.995%；

[0030] 上述高纯铝中，按重量计，杂质总量为0.005%，且杂质中镁的含量为2ppm、铜的含量为2ppm、铁的含量为2ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm；

[0031] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为5×10-3Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在700℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温30分钟；然后采用凝固方式制造直径为6毫米的大直径键合铝线坯料；

[0032] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径6毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为60米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为120米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为320℃，保温时间为10分钟；退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至25℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.100毫米，拉制速度为120米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

[0033] （4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为340℃，热处理的保温时间为10分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至25℃，得到直径为0.100毫米的大直径键合铝线。

[0034] 上述步骤（3－3）和步骤（4）中，冷却方式采用空冷法（即空气冷却法）。

[0035] 制得的大直径键合铝线采用抽真空包装方式进行包装。

[0036] 实施例3

[0037] 本实施例中，大直径键合铝线的制造方法依次包括以下步骤：

[0038] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99.9%，镍0.1%；所述高纯铝的纯度为99.995%；

[0039] 上述高纯铝中，按重量计，杂质总量为0.005%，且杂质中镁的含量为3ppm、铜的含量为3ppm、铁的含量为3ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm；

[0040] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为10-3Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在665℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温60分钟；然后采用凝固方式制造直径为8毫米的大直径键合铝线坯料；

[0041] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径8毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为40米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为80米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为340℃，保温时间为15分钟；
退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.475毫米，拉制速度为80米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

[0042] （4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为380℃，热处理的保温时间为15分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至19℃，得到直径为0.475毫米的大直径键合铝线。

[0043] 上述步骤（3－3）和步骤（4）中，冷却方式采用空冷法（即空气冷却法）。

[0044] 制得的大直径键合铝线采用抽真空包装方式进行包装。

[0045] 实施例4

[0046] 本实施例中，大直径键合铝线的制造方法依次包括以下步骤：

[0047] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99.6%，镍0.4%；所述高纯铝的纯度为99.995%；

[0048] 上述高纯铝中，按重量计，杂质总量为0.005%，且杂质中镁的含量为4ppm、铜的含量为4ppm、铁的含量为4ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm；

[0049] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为2×10-3Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在750℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温30分钟；然后采用凝固方式制造直径为7毫米的大直径键合铝线坯料；

[0050] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径7毫米拉制至直径1毫米，拉制速度为50米/分钟；（3－2）从直径1毫米拉制至直径0.5毫米，拉制速度为90米/分钟；（3－3）采用箱式退火炉对步骤的（3－2）得到的大直径键合铝线坯料进行中间退火，退火方式为热风循环，退火温度为360℃，保温时间为20分钟；
退火完成后将大直径键合铝线坯料冷却至22℃；（3－4）将步骤的（3－3）得到的大直径键合铝线坯料拉制至直径0.150毫米，拉制速度为90米/分钟，得到大直径键合铝线半成品；

[0051] （4）采用箱式退火炉对步骤（3）得到的大直径键合铝线半成品进行热处理，热处理方式为热风循环，热处理的温度为420℃，热处理的保温时间为20分钟；热处理完成后将大直径键合铝线坯料冷却至22℃，得到直径为0.150毫米的大直径键合铝线。

[0052] 上述步骤（3－3）和步骤（4）中，冷却方式采用空冷法（即空气冷却法）。

[0053] 制得的大直径键合铝线采用抽真空包装方式进行包装。

[0054] 实施例5

[0055] 本实施例中，大直径键合铝线的制造方法依次包括以下步骤：

[0056] （1）按下述重量配比配备原料：高纯铝99.3%，镍0.7%；所述高纯铝的纯度为99.995%；

[0057] 上述高纯铝中，按重量计，杂质总量为0.005%，且杂质中镁的含量为4ppm、铜的含量为4ppm、铁的含量为5ppm，其它杂质中单个杂质元素的含量均不超过10 ppm；

[0058] （2）将步骤（1）所配备的高纯铝在真空度为10-2Mpa的熔炉内熔化；然后使高纯铝熔体的温度保持在700℃，并加入步骤（1）所配备的镍，再保温45分钟；然后采用凝固方式制造直径为5毫米的大直径键合铝线坯料；

[0059] （3）对步骤（2）制得的大直径键合铝线坯料进行拉制，依次包括：（3－1）从直径5