本发明涉及微电子封装互连用键合丝的制造领域，尤其涉及一种微米级铜键合丝拉丝过程中用置换反应生成银保护层的防氧化方法。
背景技术：
随着如今整个微电子行业的快速发展，微电子产业中的各个环节也都紧紧跟随着整个产业集成度的增加来不断革新自己的技术，而在整个微电子产业中，封装键合起着至关重要的作用；目前随着各种电子元器件的集成度一步步的增大，在引线封装键合领域的挑战也在逐步增大，这便是留给封装键合的间隙越来越小，用于引线键合的金属键合丝也只能越来越细；
如今键合丝是微电子封装互连领域关键的四大基础材料之一，在键合丝的生产制造过程中，需要将直径从数千微米的粗丝逐步拉制到符合使用要求直径为数十微米的细丝，而这个过程要靠安装在拉丝机上的拉丝模组来实现。随着键合丝直径的不断减小，为了保证封装键合的稳定性，在纯金属键合丝方面只有铜键合丝能在满足不塌线的前提下还具有优异的抗电子迁移率、电导率、以及散热性。然而，达到微米级的铜键合丝因为其极大的比表面积，更容易被氧化而在键合丝表面产生氧化点。
氧化的键合丝在efo处理时会影响极其影响封装的导电性、键合性等，这在微电子封装领域中是不允许出现的，目前采用的通用的方法是在金属表面镀一层贵金属如镍、金，起到一定的抗氧化的作用，但是生产成本大幅增加，并且材料硬度明显增加，不利于键合。
对于铜键合丝的防氧化问题，目前所用的方法主要是在铜表面通过化学电镀形成一层镍或者金的金属保护层的无机保护，然而这种这种方法可以在一定程度上防止铜键合丝发生氧化，但却增加了铜键合丝的生产成本的同时可能会降低铜的某些性能；其次这种方法得到的金属保护层的厚度均匀性与致密度也难以精确控制；最终得到的键合丝的强度也难以通过精准的控制合金比例来控制，进而导致键合能量进一步升高，导致一系列问题。
银是一种导电、导热性能与抗氧化性能优异的软金属，所以我们采用银盐与铜的置换反应得到单质银包覆在铜表面形成一种保护层，从而在微米级铜线表面形成一层使微米级铜线与空气隔绝的保护层，该膜层良好的致密度和耐热性能更好的保证微米级铜线在储存期间更好的保护铜丝表面，防止其氧化。
由于发生置换反应时银与铜的电势差很大，反应速度不易控制，所以我们采用在硝酸银中加入适量的络合剂以减缓银盐中的银离子的释放较为缓慢，使得整个反应过形成一个可控过程，最后在铜表面均匀包覆一层银颗粒保护层，达到微米级铜键合丝的防氧化作用。
因此，寻找一种方法既能使保证铜键合丝表面不被氧化，提高微米级铜键合丝在封装应用中的可靠性与导电性，进而进一步推进铜键合丝在整个封装行业中的大规模应用，因而解决氧化问题是十分必要的，本发明所涉及的置换法制备银金属保护层可以作为一种优异的防氧化保护层引入微米级纯铜键合丝的制作工艺中。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种用置换法制备表面银层以防止铜键合丝表面氧化的保护方法，该方法简单有效，一方面可以在铜键合丝的拉丝过程完成之后立即进行防氧化处理，处理工艺简单，持续时间短，也同时能与整个生产工艺保持同步进行，提高最终的库存成品率，降低生产成本；另一方面，由于有机防氧化保护膜的分解温度位于键合温度附近，有机保护膜的及时分解性为键合过程中铜线的键合过程防氧化也提供了相应的保护。
一种置换反应制备银包铜键合丝的方法，在拉拔制备出的微米级铜键合丝表面进行一系列预处理，然后用络合银盐与铜发生置换反应在微米级铜键合丝表面生成一层银层实现包覆处理，最后通过稀酸中和处理，以达到对微米级铜键合丝得防氧化作用。
其中，可以保护的铜键合丝的直径尺寸为10μm－500μm不等，所采用的铜键合丝中铜的含量为1.00％－99.99％之间。
如上所述的置换反应制备银包铜键合丝的方法，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度介于5－40℃之间，将银盐加入反应溶剂中并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s以上，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在0.5－3s左右；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)最后保证键合丝风干，最后绕线保存。
其中，在拉拔得到相应微米级铜键合丝需要对其进行去表面氧化点预处理与刻蚀处理。
其中，步骤2)中将拉拔出的铜丝经过一个装有稀硫酸浓度为1％－25％之间的酸洗与刻蚀槽，并保持酸洗与刻蚀槽中的硫酸温度为15℃－40℃。
其中，所述步骤6)中和用的稀酸为1％－25％的硫酸溶液。
如权利要求3所述的置换反应制备银包铜键合丝的方法，其特征为，具体使用的银盐为硝酸银、醋酸银、氰酸银、雷酸银、乙酰丙酮银、氟化银、氯酸银、高氯酸银、硫酸银、三氟甲烷磺酸银、铬酸银、碳酸银、亚硝酸银、甲磺酸银、四氟硼酸银、三氟乙酸银、六氟锑酸银、对甲苯磺酸银、甲烷磺酸银、水合水杨酸银、氰酸银、乙酰丙酮银、氟氢化银、高锰酸银。
其中，其制备成溶液之后银的含量保证在0.01－20g/l之间。
其中，向银盐溶液中加入一定的络合剂，并保证整个银盐槽具有一定的温度和ph值，银盐槽中的银盐溶液的温度为1℃－60℃，ph为8－14之间。
其中，络合剂具体为氰化物、碘化物、硫脲、硫氰化物、溴化物、硫代硫酸化物以及柠檬酸盐、巯基乙酸(tga)、二巯基丙醇(bal)、氨基硫脲(tsc)、二乙基二硫代氨基甲酸盐(ddtc)、吡啶。
其中，最后与铜发生置换反应的络合银盐的化学式为ag[x]m，m的数值为0.1到8。
其中，溶液的溶剂组分为水、乙醇、丙酮、乙醚、苯、氰化钾水溶液、硝酸、硫酸、氢氧化钾、碘化钾、硫代硫酸钠、吡啶中的一种或多种；
其中，整体键合丝在银盐中的处理时间为0.1－150s。
实现上之所述，本发明采用在微米级铜线拉丝工艺结束之后增加置换处理工艺，以实现在生产过程中铜线的防氧化工艺的引入过程。具体步骤如下：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度介于5－40℃之间，将银盐加入反应溶剂中并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在0.5－3s左右；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)最后保证键合丝风干，最后绕线保存。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)由于微米级铜丝极易氧化，而银具有优异的抗氧化性，导电性与热传导性，使用银包覆在铜表面形成保护层正好可以弥补铜线的缺点；
(2)由于银和铜的置换反应是一比一对等的，所以在控制好反应速率的前提下可以在铜表面形成一层均匀且包覆度完整的银原子抗氧化保护膜；
(3)由于置换反应是原子层面的一对一交换，所以使用本方法得到的抗氧化铜键合丝的表面保护层与铜面表面结合紧密，抗氧化性能优异。
(4)本发明所用的金属为银，在引线键合时，银原子保护层的热压键合温度低于铜线，所以在铜线键合之前表面的银层已经融化，露出洁净的铜面实现键合。
(5)铜键合丝表面的抗氧化保护层由于银原子的致密堆叠可以达到几个原子厚度，而且制备工艺简单，可以最大程度上的降低微米级铜键合丝生产过程中贵金属的相对含量，也即是最大的降低了生产成本。
(6)铜丝上形成的银保护层将一直存在存放环节，该保护膜可以有效防止铜丝的氧化直到引线键合时与铜一起实现键合。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明
实例一：一种银包铜键合丝的制备过程，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度介于25℃之间，向硝酸银中加入过量氰化钾并不断搅拌，直到溶液中的溶质全部溶解得到相应的银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在0.5s；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)将经过置换反应处理之后的键合丝风干，待溶剂挥发，最后绕线保存。
具体来说，实例一得到的具体在50℃、60％的湿度条件下的抗氧化时间可以保持7个月左右。
实例二：一种银包铜键合丝的制备过程，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度于25℃之间，向溶剂中加入相应的银盐并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在1s；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)将经过置换反应处理之后的键合丝风干，待溶剂挥发，最后绕线保存。
具体来说，实例二得到的具体在50℃、60％的湿度条件下的抗氧化时间可以保持8个月左右。
实例三：一种银包铜键合丝的制备过程，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度于25℃之间，向溶剂中加入相应的银盐并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在2s；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)将经过置换反应处理之后的键合丝风干，待溶剂挥发，最后绕线保存。
具体来说，实例三得到的具体在50℃、60％的湿度条件下的抗氧化时间可以保持10个月左右。
实例四：一种银包铜键合丝的制备过程，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度于25℃之间，向溶剂中加入相应的银盐并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在3s；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)将经过置换反应处理之后的键合丝风干，待溶剂挥发，最后绕线保存。
具体来说，实例四得到的具体在50℃、60％的湿度条件下的抗氧化时间可以保持9个月左右。
实例五：一种银包铜键合丝的制备过程，包括以下步骤：
(1)对置换反应所需要的溶液进行预处理，保证反应槽的温度于35℃之间，向溶剂中加入相应的银盐并不断搅拌，直到得到相应的络合银盐溶液，保证溶液的ph为8－14之间；
(2)由于拉丝工艺所用的拉丝液具有自清洁功能，所以将拉丝工艺得到的成品铜丝通过10％左右的稀硫酸溶液酸洗槽中，整个通过过程保证在30s左右，以洗去表面可能存在的微量氧化点并对铜键合丝表面进行微刻蚀；
(3)将酸洗之后的键合丝用去离子水清洗干净并干燥；
(4)将上述干燥之后的键合丝通入置换反应处理槽之中，保证整个通过过程在2s；
(5)将经过镀膜处理之后的键合丝用去离子水清洗，
(6)然后用5％的稀硫酸中和键合丝表面的置换处理液，并用去离子水清洗；
(7)将经过置换反应处理之后的键合丝风干，待溶剂挥发，最后绕线保存。
具体来说，实例五得到的具体在50℃、60％的湿度条件下的抗氧化时间可以保持11个月左右。