专利名称：一种金丝与铜箔的连接方法
技术领域：
本发明涉及材料加工技术领域中金属间的连接方法，尤其涉及一种金丝与铜箔的连接方法。
背景技术：
集成电路及半导体器件向着封装多引线化、高集成度和小型化发展，对连接材料的技术指标要求越来越高。目前，引线材料主要有金、铜等，由于金的使役性能最佳而被广泛应用；基板材料主要有铁镍合金、树脂或陶瓷覆铜等，由于基板引线密度需求提高，基板向短、轻、薄、高精细度、多引线、小节距的方向发展，厚度需求相应减薄，已从0.25mm减至
0.08-0.1mm。铜箔较目前的基板材料具有高电阻率、高导热率、低成本等优点，但由于铜箔在空气中极易氧化，以及铜与金的原子扩散嵌合性能并不理想，采用真空状态下连接，工艺复杂且成本高，因此，需要行之有效的连接方法保证连接后部件的可靠性。
发明内容
为了解决金丝与铜箔的可靠连接问题，本发明的目的在于提供一种金丝与铜箔的连接方法，实现金丝与铜箔的连接，以获得性能良好的连接部件，具有工艺操作简便、成本低、适合于推广应用的特点。本发明包括以下步骤:步骤一:将铜箔片待连接表面用质量浓度为5% -20%的盐酸进行清洗5-20分钟；步骤二:用质量浓度为5% -10%的丙酮进行超声清洗10-20分钟，超声清洗频率为20-30KHZ，再用超纯水冲洗后，吹干，备用；步骤三:清洗加热台，并将加热台加热至50_200°C，加热速度为5_20°C /分钟；步骤四:清洗移动工作台，并将金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；步骤五:将步骤二中处理后的铜箔片放置于加热台上并固定，保持时间3-5分钟；步骤六:将移动工作台下移至针头底端金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台施加180-240克力下压，并同时以180-210毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为170-200毫秒；步骤七:将移动工作台上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件，也可将移动工作台水平移动合适位置后，重复步骤四后，剪断金丝，完成一个金丝与铜箔的线连接，然后取出连接部件。本发明中的铜箔材料可以是纯铜或铜合金。本发明中的铜箔可以是压延铜箔、电解铜箔或覆铜箔。本发明中的铜箔如采用压延铜箔，其表面压延流线的处理方式有两种:一、可以将待连接表面用金相砂纸打磨至1600-2000#，然后进行步骤一至步骤七的操作；二、可以进行步骤一至步骤四的操作后，将步骤五中铜箔压延流线方向与移动工作台振动方向以45-90范围内的角度进行固定，然后再进行步骤六、步骤七的操作。本发明中的铜箔如采用电解铜箔，选择毛面作为连接表面时，其处理方式有两种:一、可以用质量浓度为20% -30%的盐酸进行清洗1-3分钟，然后进行步骤二至步骤七的操作；二、可以将待连接表面用金相砂纸打磨至1600-2000#，然后进行步骤一至步骤七的操作。本发明中的铜箔如采用覆铜箔，可以是有机树脂覆铜箔、金属基覆铜箔、陶瓷基覆铜箔、聚酯基覆铜箔、聚酰亚胺基覆铜箔、电子玻纤布基覆铜箔或复合基覆铜箔等，其铜箔面的处理方式按照所采用的是压延铜箔或电解铜箔进行处理。本发明方法工艺操作简便、成本低、使金丝与铜箔连接失效率降低，提高了合格品率，为金丝与铜箔连接开辟了新的途径，可以应用于封装技术领域中金与铜的芯片键合，也可应用于其他领域中金与铜的异种金属部件互连，具有很好的社会效益和经济效益。
图1为本发明中设备工作示意中:I加热台2铜箔片3 针头4转动卷轴5移动工作台
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤:步骤一:将尺寸为10X10X0.08mm的压延纯铜箔片待连接表面用质量浓度为15%的盐酸进行清洗10分钟；步骤二:用质量浓度为10%的丙酮进行超声清洗10分钟，超声清洗频率为20KHz，再用超纯水冲洗后，吹干，备用；步骤三:清洗加热台(I)，并将加热台加热至50°C，加热速度为10°C /分钟；步骤四:清洗移动工作台(5)，并将直径为25um的金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴(4)上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头(3)，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；步骤五:将步骤二中处理后的铜箔片放置于加热台(I)上并以压延流线方向与移动工作台(5)振动方向呈90度的角度固定，保持时间3分钟；步骤六:将移动工作台(5)下移至针头(3)底端的金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台(5)施加240克力下压，并同时以210毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为200晕秒；步骤七:将移动工作台(5)上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件。本实施方式制得的连接部件，剪切测试强度为86.77MPa。
具体实施方式
二下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤:步骤一:将尺寸为IOX 10X0.1mm的聚酰亚胺覆压延纯铜箔片待连接表面用金相砂纸打磨至1800# ；步骤二:质量浓度为15%的盐酸进行清洗10分钟，然后用质量浓度为10%的丙酮进行超声清洗10分钟，超声清洗频率为20KHZ，再用超纯水冲洗后，吹干，备用；步骤三:清洗加热台⑴，并将加热台加热至150°C，加热速度为15°C /分钟；步骤四:清洗移动工作台(5)，并将直径为25um的金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴(4)上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头(3)，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；步骤五:将步骤二中处理后的铜箔片放置于加热台(I)上并固定，保持时间4分钟；步骤六:将移动工作台(5)下移至针头(3)底端的金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台(5)施加200克力下压，并同时以200毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为180晕秒；步骤七:将移动工作台(5)上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件。本实施方式制得的连接部件，剪切测试强度为41.17MPa。
具体实施方式
三下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤:步骤一:将尺寸为IOX 10X0.05mm的电解黄铜箔片毛面用质量浓度为25%的盐酸进行清洗2分钟；步骤二:质量浓度为10%的盐酸进行清洗15分钟，然后用质量浓度为10%的丙酮进行超声清洗10分钟，超声清洗频率为20KHZ，再用超纯水冲洗后，吹干，备用；步骤三:清洗加热台(I)，并将加热台加热至200°C，加热速度为20°C /分钟；步骤四:清洗移动工作台(5)，并将直径为25um的金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴(4)上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头(3)，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；步骤五:将步骤二中处理后的铜箔片放置于加热台(I)上并固定，保持时间5分钟；步骤六:将移动工作台(5)下移至针头(3)底端的金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台(5)施加200克力下压，并同时以200毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为190晕秒；步骤七:将移动工作台(5)上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件。本实施方式制得的连接部件，剪切测试强度为138.31MPa。
具体实施方式
四
下面结合图1说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤:步骤一:将尺寸为10X10X0.07mm的聚酰亚胺覆电解黄铜箔片待连接表面用质量浓度为15%的盐酸进行清洗10分钟；步骤二:用质量浓度为10%的丙酮进行超声清洗10分钟，超声清洗频率为20KHz，再用超纯水冲洗后，吹干，备用；步骤三:清洗加热台(I)，并将加热台加热至100°C，加热速度为20°C /分钟；步骤四:清洗移动工作台(5)，并将直径为25um的金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴(4)上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头(3)，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；步骤五:将步骤二中处理后的铜箔片放置于加热台(I)上并固定，保持时间3分钟；步骤六:将移动工作台(5)下移至针头3底端的金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台(5)施加200克力下压，并同时以200毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为180毫秒；步骤七:将移动工作台(5)上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件。本实施方式制得的连接部件，剪切测试强度为64.74MPa。依据上述实施方式，本发明内容所述范围均能实施，制得性能良好的连接部件，本发明不仅仅局限于上述实施方式。本发明提供一种金丝与铜箔的连接方法，经实际测试证明，采用该方法所制得的连接部件性能良好，本发明具有操作工艺简便、成本低等显著的优点。
权利要求
1.一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于:它包括以下步骤: 步骤一:将铜箔片待连接表面用质量浓度为5% -20%的盐酸进行清洗5-20分钟； 步骤二:用质量浓度为5% -10%的丙酮进行超声清洗10-20分钟，超声清洗频率为20-30KHZ，再用超纯水冲洗后，吹干，备用； 步骤三:清洗加热台(I)，并将加热台加热至50-200°C，加热速度为5-20°C /分钟； 步骤四:清洗移动工作台(5)，并将金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴(4)上，金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头(3)，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状； 步骤五:将步骤一中处理后的铜箔片放置于加热台(I)上并固定，保持时间3-5分钟； 步骤六:将移动工作台(5)下移至针头(3)底端金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台(5)施加180-240克力下压，并同时以180-210毫瓦的功率进行前后或左右振动，整个过程时间为170-200晕秒； 步骤七:将移动工作台(5)上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的点连接，然后取出连接部件，也可将移动工作台(5)水平移动合适位置后，重复步骤四后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的线连接，然后取出连接部件。
2.根据权利要求1所述的一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于，所述铜箔材料为纯铜或铜合金。
3.根据权利要求1所述的一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于，所述铜箔为压延铜箔、电解铜箔或覆铜箔。
4.根据权利要求1所述的一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于，所述铜箔如采用压延铜箔，其表面压延流线的处理方式有两种:一、可以将待连接表面用金相砂纸打磨至1600-2000#，然后进行步骤一至步骤七的操作；二、可以进行步骤一至步骤四的操作后，将步骤五中铜箔压延流线方向与移动工作台振动方向以45-90范围内的角度进行固定，然后再进行步骤六、步骤七的操作。
5.根据权利要求1所述的一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于，所述铜箔如采用电解铜箔，选择毛面作为连接表面时，其处理方式有两种:一、可以用质量浓度为20% -30%的盐酸进行清洗1-3分钟，然后进行步骤二至步骤七的操作；二、可以将待连接表面用金相砂纸打磨至1600-2000#，然后进行步骤一至步骤七的操作。
6.根据权利要求1所述的一种金丝与铜箔的连接方法，其特征在于，所述铜箔如采用覆铜箔，可以是有机树脂覆铜箔、金属基覆铜箔、陶瓷基覆铜箔、聚酯基覆铜箔、聚酰亚胺基覆铜箔、电子玻纤布基覆铜箔或复合基覆铜箔等，其铜箔面的处理方式按照所采用的是压延铜箔或电解铜箔进行处理。
全文摘要
一种金丝与铜箔的连接方法，包括下述步骤先将铜箔片待连接表面进行合适的处理；清洗加热台并加热到合适温度；清洗移动工作台，并将金丝缠绕固定在移动工作台侧面的转动卷轴上，再将金丝一端穿过转动卷轴下面带有中心孔的针头，然后将金丝裸露端部点火烧制成球状；将处理后的铜箔片放置于加热台上并固定，保持合适时间；将移动工作台下移至针头底端金丝球与铜箔表面接触，然后移动工作台施力下压，并同时进行前后或左右振动；将移动工作台上移合适位置后，剪断金丝，完成金丝与铜箔的连接，然后取出连接部件。本发明工艺操作简便、成本低、连接效果好，为金丝与铜箔连接开辟了新的途径。
文档编号H01L21/60GK103151280SQ201310076360
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者张鹏, 栾冬, 王春雨, 陈刚, 杜海 申请人:哈尔滨工业大学(威海)