專利名稱：一種金絲與銅箔的連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料加工技術(shù)領(lǐng)域中金屬間的連接方法，尤其涉及一種金絲與銅箔的連接方法。
背景技術(shù)：
集成電路及半導(dǎo)體器件向著封裝多引線化、高集成度和小型化發(fā)展，對連接材料的技術(shù)指標(biāo)要求越來越高。目前，引線材料主要有金、銅等，由于金的使役性能最佳而被廣泛應(yīng)用；基板材料主要有鐵鎳合金、樹脂或陶瓷覆銅等，由于基板引線密度需求提高，基板向短、輕、薄、高精細(xì)度、多引線、小節(jié)距的方向發(fā)展，厚度需求相應(yīng)減薄，已從0.25mm減至
0.08-0.1mm。銅箔較目前的基板材料具有高電阻率、高導(dǎo)熱率、低成本等優(yōu)點(diǎn)，但由于銅箔在空氣中極易氧化，以及銅與金的原子擴(kuò)散嵌合性能并不理想，采用真空狀態(tài)下連接，工藝復(fù)雜且成本高，因此，需要行之有效的連接方法保證連接后部件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決金絲與銅箔的可靠連接問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金絲與銅箔的連接方法，實(shí)現(xiàn)金絲與銅箔的連接，以獲得性能良好的連接部件，具有工藝操作簡便、成本低、適合于推廣應(yīng)用的特點(diǎn)。本發(fā)明包括以下步驟:步驟一:將銅箔片待連接表面用質(zhì)量濃度為5% -20%的鹽酸進(jìn)行清洗5-20分鐘；步驟二:用質(zhì)量濃度為5% -10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10-20分鐘，超聲清洗頻率為20-30KHZ，再用超純水沖洗后，吹干，備用；步驟三:清洗加熱臺，并將加熱臺加熱至50_200°C，加熱速度為5_20°C /分鐘；步驟四:清洗移動工作臺，并將金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；步驟五:將步驟二中處理后的銅箔片放置于加熱臺上并固定，保持時間3-5分鐘；步驟六:將移動工作臺下移至針頭底端金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺施加180-240克力下壓，并同時以180-210毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為170-200毫秒；步驟七:將移動工作臺上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件，也可將移動工作臺水平移動合適位置后，重復(fù)步驟四后，剪斷金絲，完成一個金絲與銅箔的線連接，然后取出連接部件。本發(fā)明中的銅箔材料可以是純銅或銅合金。本發(fā)明中的銅箔可以是壓延銅箔、電解銅箔或覆銅箔。本發(fā)明中的銅箔如采用壓延銅箔，其表面壓延流線的處理方式有兩種:一、可以將待連接表面用金相砂紙打磨至1600-2000#，然后進(jìn)行步驟一至步驟七的操作；二、可以進(jìn)行步驟一至步驟四的操作后，將步驟五中銅箔壓延流線方向與移動工作臺振動方向以45-90范圍內(nèi)的角度進(jìn)行固定，然后再進(jìn)行步驟六、步驟七的操作。本發(fā)明中的銅箔如采用電解銅箔，選擇毛面作為連接表面時，其處理方式有兩種:一、可以用質(zhì)量濃度為20% -30%的鹽酸進(jìn)行清洗1-3分鐘，然后進(jìn)行步驟二至步驟七的操作；二、可以將待連接表面用金相砂紙打磨至1600-2000#，然后進(jìn)行步驟一至步驟七的操作。本發(fā)明中的銅箔如采用覆銅箔，可以是有機(jī)樹脂覆銅箔、金屬基覆銅箔、陶瓷基覆銅箔、聚酯基覆銅箔、聚酰亞胺基覆銅箔、電子玻纖布基覆銅箔或復(fù)合基覆銅箔等，其銅箔面的處理方式按照所采用的是壓延銅箔或電解銅箔進(jìn)行處理。本發(fā)明方法工藝操作簡便、成本低、使金絲與銅箔連接失效率降低，提高了合格品率，為金絲與銅箔連接開辟了新的途徑，可以應(yīng)用于封裝技術(shù)領(lǐng)域中金與銅的芯片鍵合，也可應(yīng)用于其他領(lǐng)域中金與銅的異種金屬部件互連，具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明中設(shè)備工作示意中:I加熱臺2銅箔片3 針頭4轉(zhuǎn)動卷軸5移動工作臺
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括以下步驟:步驟一:將尺寸為10X10X0.08mm的壓延純銅箔片待連接表面用質(zhì)量濃度為15%的鹽酸進(jìn)行清洗10分鐘；步驟二:用質(zhì)量濃度為10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10分鐘，超聲清洗頻率為20KHz，再用超純水沖洗后，吹干，備用；步驟三:清洗加熱臺(I)，并將加熱臺加熱至50°C，加熱速度為10°C /分鐘；步驟四:清洗移動工作臺(5)，并將直徑為25um的金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸(4)上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭(3)，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；步驟五:將步驟二中處理后的銅箔片放置于加熱臺(I)上并以壓延流線方向與移動工作臺(5)振動方向呈90度的角度固定，保持時間3分鐘；步驟六:將移動工作臺(5)下移至針頭(3)底端的金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺(5)施加240克力下壓，并同時以210毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為200暈秒；步驟七:將移動工作臺(5)上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件。本實(shí)施方式制得的連接部件，剪切測試強(qiáng)度為86.77MPa。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括以下步驟:步驟一:將尺寸為IOX 10X0.1mm的聚酰亞胺覆壓延純銅箔片待連接表面用金相砂紙打磨至1800# ；步驟二:質(zhì)量濃度為15%的鹽酸進(jìn)行清洗10分鐘，然后用質(zhì)量濃度為10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10分鐘，超聲清洗頻率為20KHZ，再用超純水沖洗后，吹干，備用；步驟三:清洗加熱臺⑴，并將加熱臺加熱至150°C，加熱速度為15°C /分鐘；步驟四:清洗移動工作臺(5)，并將直徑為25um的金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸(4)上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭(3)，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；步驟五:將步驟二中處理后的銅箔片放置于加熱臺(I)上并固定，保持時間4分鐘；步驟六:將移動工作臺(5)下移至針頭(3)底端的金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺(5)施加200克力下壓，并同時以200毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為180暈秒；步驟七:將移動工作臺(5)上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件。本實(shí)施方式制得的連接部件，剪切測試強(qiáng)度為41.17MPa。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括以下步驟:步驟一:將尺寸為IOX 10X0.05mm的電解黃銅箔片毛面用質(zhì)量濃度為25%的鹽酸進(jìn)行清洗2分鐘；步驟二:質(zhì)量濃度為10%的鹽酸進(jìn)行清洗15分鐘，然后用質(zhì)量濃度為10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10分鐘，超聲清洗頻率為20KHZ，再用超純水沖洗后，吹干，備用；步驟三:清洗加熱臺(I)，并將加熱臺加熱至200°C，加熱速度為20°C /分鐘；步驟四:清洗移動工作臺(5)，并將直徑為25um的金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸(4)上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭(3)，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；步驟五:將步驟二中處理后的銅箔片放置于加熱臺(I)上并固定，保持時間5分鐘；步驟六:將移動工作臺(5)下移至針頭(3)底端的金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺(5)施加200克力下壓，并同時以200毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為190暈秒；步驟七:將移動工作臺(5)上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件。本實(shí)施方式制得的連接部件，剪切測試強(qiáng)度為138.31MPa。
具體實(shí)施方式
四
下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括以下步驟:步驟一:將尺寸為10X10X0.07mm的聚酰亞胺覆電解黃銅箔片待連接表面用質(zhì)量濃度為15%的鹽酸進(jìn)行清洗10分鐘；步驟二:用質(zhì)量濃度為10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10分鐘，超聲清洗頻率為20KHz，再用超純水沖洗后，吹干，備用；步驟三:清洗加熱臺(I)，并將加熱臺加熱至100°C，加熱速度為20°C /分鐘；步驟四:清洗移動工作臺(5)，并將直徑為25um的金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸(4)上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭(3)，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；步驟五:將步驟二中處理后的銅箔片放置于加熱臺(I)上并固定，保持時間3分鐘；步驟六:將移動工作臺(5)下移至針頭3底端的金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺(5)施加200克力下壓，并同時以200毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為180毫秒；步驟七:將移動工作臺(5)上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件。本實(shí)施方式制得的連接部件，剪切測試強(qiáng)度為64.74MPa。依據(jù)上述實(shí)施方式，本發(fā)明內(nèi)容所述范圍均能實(shí)施，制得性能良好的連接部件，本發(fā)明不僅僅局限于上述實(shí)施方式。本發(fā)明提供一種金絲與銅箔的連接方法，經(jīng)實(shí)際測試證明，采用該方法所制得的連接部件性能良好，本發(fā)明具有操作工藝簡便、成本低等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于:它包括以下步驟: 步驟一:將銅箔片待連接表面用質(zhì)量濃度為5% -20%的鹽酸進(jìn)行清洗5-20分鐘； 步驟二:用質(zhì)量濃度為5% -10%的丙酮進(jìn)行超聲清洗10-20分鐘，超聲清洗頻率為20-30KHZ，再用超純水沖洗后，吹干，備用； 步驟三:清洗加熱臺(I)，并將加熱臺加熱至50-200°C，加熱速度為5-20°C /分鐘； 步驟四:清洗移動工作臺(5)，并將金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸(4)上，金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭(3)，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀； 步驟五:將步驟一中處理后的銅箔片放置于加熱臺(I)上并固定，保持時間3-5分鐘； 步驟六:將移動工作臺(5)下移至針頭(3)底端金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺(5)施加180-240克力下壓，并同時以180-210毫瓦的功率進(jìn)行前后或左右振動，整個過程時間為170-200暈秒； 步驟七:將移動工作臺(5)上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的點(diǎn)連接，然后取出連接部件，也可將移動工作臺(5)水平移動合適位置后，重復(fù)步驟四后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的線連接，然后取出連接部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于，所述銅箔材料為純銅或銅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于，所述銅箔為壓延銅箔、電解銅箔或覆銅箔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于，所述銅箔如采用壓延銅箔，其表面壓延流線的處理方式有兩種:一、可以將待連接表面用金相砂紙打磨至1600-2000#，然后進(jìn)行步驟一至步驟七的操作；二、可以進(jìn)行步驟一至步驟四的操作后，將步驟五中銅箔壓延流線方向與移動工作臺振動方向以45-90范圍內(nèi)的角度進(jìn)行固定，然后再進(jìn)行步驟六、步驟七的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于，所述銅箔如采用電解銅箔，選擇毛面作為連接表面時，其處理方式有兩種:一、可以用質(zhì)量濃度為20% -30%的鹽酸進(jìn)行清洗1-3分鐘，然后進(jìn)行步驟二至步驟七的操作；二、可以將待連接表面用金相砂紙打磨至1600-2000#，然后進(jìn)行步驟一至步驟七的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金絲與銅箔的連接方法，其特征在于，所述銅箔如采用覆銅箔，可以是有機(jī)樹脂覆銅箔、金屬基覆銅箔、陶瓷基覆銅箔、聚酯基覆銅箔、聚酰亞胺基覆銅箔、電子玻纖布基覆銅箔或復(fù)合基覆銅箔等，其銅箔面的處理方式按照所采用的是壓延銅箔或電解銅箔進(jìn)行處理。
全文摘要
一種金絲與銅箔的連接方法，包括下述步驟先將銅箔片待連接表面進(jìn)行合適的處理；清洗加熱臺并加熱到合適溫度；清洗移動工作臺，并將金絲纏繞固定在移動工作臺側(cè)面的轉(zhuǎn)動卷軸上，再將金絲一端穿過轉(zhuǎn)動卷軸下面帶有中心孔的針頭，然后將金絲裸露端部點(diǎn)火燒制成球狀；將處理后的銅箔片放置于加熱臺上并固定，保持合適時間；將移動工作臺下移至針頭底端金絲球與銅箔表面接觸，然后移動工作臺施力下壓，并同時進(jìn)行前后或左右振動；將移動工作臺上移合適位置后，剪斷金絲，完成金絲與銅箔的連接，然后取出連接部件。本發(fā)明工藝操作簡便、成本低、連接效果好，為金絲與銅箔連接開辟了新的途徑。
文檔編號H01L21/60GK103151280SQ201310076360
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者張鵬, 欒冬, 王春雨, 陳剛, 杜海 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)