一種led封裝用超細(xì)鍵合銅合金絲及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED封裝用的鍵合絲材料，尤其涉及一種LED封裝用鍵合銅合金絲及 其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍵合絲（bonding wire)是不僅在1C工業(yè)中作為連接芯片與外部封裝基板 (substrate)和/或多層線路板（PCB)的主要連接方式。也廣泛地應(yīng)用于LED的封裝制程 中，近來LED的封裝也出現(xiàn)了小型化趨勢，當(dāng)前對鍵合銅絲提出的要求達(dá)到了 0.6mil (約15 微米）。當(dāng)銅線的直徑達(dá)到〇. 6mil時(shí)，對線材的拉絲工序提出了更高的要求，另外線徑越 細(xì)，銅線表面容易氧化問題和封裝后產(chǎn)品的可靠性問題都面臨更大的挑戰(zhàn)。
[0003] 另外LED產(chǎn)業(yè)對于成本比1C更敏感，普遍希望在N2氣氛下進(jìn)行球焊作業(yè)，從而降 低由于使用氮?dú)浠旌蠚猓?5%N 2+5%H2)而造成的生產(chǎn)成本上升和消除安全生產(chǎn)的隱患。另 一個(gè)方面對于銅線，在球焊過程中容易出現(xiàn)偏心球，球焊點(diǎn)焊接不牢，焊點(diǎn)導(dǎo)電性能下降， 可靠性低等問題，因此在現(xiàn)實(shí)的使用過程中必須采用氮?dú)浠旌蠚庾鞅Ｗo(hù)，從而增加了焊接 過程的成本和安全生產(chǎn)的難度。為克服上述問題，目前出現(xiàn)了表面鍍鈀的銅線，以改善抗氧 化問題，并提高成球性能和第二焊點(diǎn)的工藝窗口。然而，采用鍍鈀工藝，增加了產(chǎn)品成本，并 導(dǎo)致銅線的硬度進(jìn)一步增加；因此如何在球焊接時(shí)得到優(yōu)良的焊點(diǎn)才是解決上述問題的關(guān) 鍵所在。
[0004] 如圖1A、圖1B所示，球焊接過程大致可以分為兩個(gè)過程：1?在沖擊力（impact force)下，變形球（Free air ball，F(xiàn)AB)變形并部分?jǐn)D出焊盤上的錯(cuò)層；2.在超聲和鍵合 力（bonding force)的作用下，線材與焊盤進(jìn)行劇烈摩擦，去除變形球表面和焊盤鋁層上雜 物和氧化層1，露出新鮮的金屬層（銅和鋁），從而完成焊接結(jié)合。在實(shí)務(wù)中通常會考察變 形球的真圓度，高的真圓度是牢固焊點(diǎn)結(jié)合的必要條件。在圖1A中，變形球變形前，電弧放 電熔化的變形球2的表面含有一層氧化膜3 ;在圖1B中，在超聲波的幫助下，與焊盤接觸的 變形球底端的氧化膜被擠出從而產(chǎn)生焊接作用。
[0005] 如同在1C行業(yè)中細(xì)間距的應(yīng)用要求一樣，球焊點(diǎn)變形球的真圓度（roundness of deformed ball)越高表明球焊時(shí)的變形越均勾，則相應(yīng)的焊球與LED焊面Pad所形成焊接 面（welding area)覆蓋率高，結(jié)合更緊密，產(chǎn)品可靠性高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或 者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。
[0007] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種LED封裝用鍵合銅合金絲及其制造方 法，通過控制鍵合銅合金絲中總氧含量，有效提升鍵合銅合金絲的拉絲能力，且在純氮的氣 氛下進(jìn)行球焊接時(shí)，能得到優(yōu)良的焊點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種LED封裝用超細(xì)鍵合銅合金絲，其特征在于，總 氧含量為150~370ppm，磷含量為0~60ppm，余量為高純銅；其中當(dāng)該磷含量為Oppm時(shí)， 該總氧含量為200~370ppm ;當(dāng)該磷含量大于Oppm時(shí)，該總氧含量為150~250ppm。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)該磷含量大于Oppm時(shí)，優(yōu)選為5~60ppm。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該總氧含量中的表面氧含量不高于150ppm。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該高純銅的純度為4N以上。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種LED封裝用超細(xì)鍵合銅合金絲的制造方法， 其特征在于，包括：
[0014] S1、將含氧量高的高純銅與含氧量低的高純銅按預(yù)定的比例進(jìn)行熔煉，得到總氧 含量為150~370ppm的銅材；
[0015] S2、當(dāng)該銅材的總氧含量為150~250ppm時(shí)，加入磷，且磷含量為60ppm以下，制 成直徑為2~8mm的線材；或當(dāng)該銅材的總氧含量為200~370ppm時(shí)，直接將該銅材制成 直徑為2~8mm的線材；
[0016] S3、將步驟S2中獲取的該線材行多道次拉拔，得到直徑為15~50um的鍵合絲；在 拉拔過程中對線材進(jìn)行至少一次退火處理，并且在拉拔完成后對鍵合絲進(jìn)行最后一次退火 處理。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在該步驟S2中，該磷含量為5~60ppm。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該總氧含量中的表面氧含量不高于150ppm。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在該步驟S3中，在拉拔過程中，在0.05~1mm處對線 材退火處理。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該退火處理采取電退火，且電退火的時(shí)間為0.4~2 秒。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在步驟S1中，該含氧量高的高純銅與含氧量低的高純 銅的純度為4N以上。
[0022] 本發(fā)明一種LED封裝用鍵合銅合金絲及其制造方法，通過控制總氧體含量，有效 提升鍵合銅合金絲的拉絲能力，獲得量產(chǎn)水平的細(xì)鍵合銅合金絲。且該線材球焊時(shí)得到的 變形球的真圓度高，產(chǎn)品可靠性高；還可以在純氮的氣氛下進(jìn)行球焊，得到優(yōu)良的焊點(diǎn)。
[0023] 通過閱讀說明書，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地了解這些技術(shù)方案的特征和內(nèi) 容。
【附圖說明】
[0024] 下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會 更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的任何意義 上的限制，在附圖中：
[0025] 圖1A為現(xiàn)有技術(shù)中的球焊接時(shí)的變形球未變形前的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖1B為現(xiàn)有技術(shù)中的球焊接時(shí)的變形球未變形后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的鍵合銅合金絲的總氧含量的測定結(jié)果示意圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的鍵合銅合金絲制造方法的流程示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的鍵合銅合金絲的微孔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的鍵合銅合金絲的SEM晶格大小示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明提供一種LED封裝用鍵合銅合金絲，其特征在于，總氧含量為150~ 370ppm，磷含量為0~60ppm，余量為高純銅；其中當(dāng)該磷含量為Oppm時(shí)，該總氧含量為 200~370ppm;當(dāng)該磷含量大于Oppm時(shí)，該總氧含量為150~250ppm?？梢姰?dāng)總氧含量為 200~250ppm時(shí)，可以自由選擇是否添加磷。
[0032] 如圖2所示，在本發(fā)明中，鍵合銅合金絲中氧的含量利用IGA方法，采用LEC0 SOOseries儀器測定。按照該方法，在樣品室溫度上升到700°C時(shí)，測得的氧是表面氧，而當(dāng) 溫度上升到2KKTC時(shí)所測得的氧氣為主體氧，兩者之和為總氧含量。
[0033] 在本實(shí)施例中，余量為高純銅，純度為4N以上；且該總氧含量中的表面氧含量不 高于 150ppm〇
[0034] 在具體實(shí)施時(shí)，當(dāng)鍵合銅合金絲中的磷含量為Oppm，即不含有磷時(shí)，總氧含量為 200~370ppm。這種超細(xì)鍵合銅合金絲在隊(duì)或者氮?dú)浠旌蠚庀逻M(jìn)行球焊接