專利名稱：高端封裝銀合金鍵合絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍵合絲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高端封裝(晶片級封裝CSP，即高密度，小巧扁薄的封裝設(shè)計例如FBGA，QFN,基板封裝等稱為高端封裝)用銀合金鍵合絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鍵合絲，通常采用純金材料，純金焊線具有伸長率和電導(dǎo)率更好的物理性能。然而，純粹的金焊線必然導(dǎo)致成本高。近幾年鋁鍵合絲的應(yīng)用有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢，但是鋁鍵合絲存在硬度高，容易氧化的風(fēng)險，僅在中低端的封裝上引用比較廣。鍍鈀線是為了解決鋁線容易氧化的問題而推出的新的鍵合線，但是解決不了硬度高的問題，鍍鈀以后硬度反而更高，高端封裝沒有辦法應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種高強(qiáng)度、低硬度，低長弧度的高端封裝銀合金鍵合絲。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種銀合金鍵合絲，該銀合金鍵合絲包括金O. 0001% 20%，還可選包括鈀O. 0001% 20%、鉬O. 0001% 20%、鍺
O.0001% 0· 015%、鈣O. 0001% 0· 015%、鋁O. 0001% 1%中的一種或一種以上，其余為銀。上述各組分均為重量百分含量計算。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是，提供上述銀合金鍵合絲的制備方法，該銀合金鍵合絲的制備方法，包括以下工藝步驟(I)用純度為99. 99wt%的銀電解提純出純度為99. 999wt%的高純銀；(2)將步驟(I)的高純銀進(jìn)行熔煉，鑄錠成銀板，將銀板軋制成薄銀片；(3)制作中間合金，所述中間合金為鈣-銀中間合金、鍺-銀中間合金、鋁-金中間合金中的一種；所述中間合金包括以下制備步驟a.按重量百分比稱取步驟(2)得到的薄銀片959Γ95.5%，稱取鈣或鋁或鍺
4.5%"5% ；b.投料，用薄銀片將鈣或鋁或鍺捆包成小包，并將此小包放入坩堝中；c.真空熔煉；d.澆鑄，將熔煉后的合金液倒入石墨錠模中；以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金；(4)豎式熔煉稱取99. 999%的銀、中間合金及其他金屬原材料，經(jīng)成份分析和冶金配料計算，按照銀合金鍵合絲的成分比例投入熔煉爐中，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度設(shè)定1100°C，保持溫度精煉15min，然后進(jìn)行拉鑄，拉鑄速度40(T500rpm，形成8毫米銀棒；
(5)拉絲將熔鑄的銀棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑；其拉絲過程中的模具延伸率為5°/Γ 8%，拉絲速度為3 15m/s ；(6)退火退火溫度為30(T60(TC，退火速度為O. 3^2m/s ；(7)分卷將銀合金鍵合絲纏繞于收線軸，繞絲張力廣20克，繞絲速度400 600rpm ；(8)真空包裝。本發(fā)明步驟(I)所述的電解為將銀作為陽極，掛于陽極導(dǎo)電棒上，不銹鋼材料作為陰極，掛于陰極導(dǎo)電棒上，保持陽極和陰極平行；在電解槽中加入濃度為8(Γ120克/升的硝酸銀溶液作為電解液，電流密度控制在250 300A/m2范圍，槽電壓控制在I. 5 2V范圍，電解溫度為35 45°C，同極間距150mm，進(jìn)行電解；本發(fā)明步驟(I)所述的薄銀片厚度為O. Γ0. 3mm。本發(fā)明步驟(4)所述的其他金屬原材料為金，鈀，鉬中的一種或一種以上。本發(fā)明步驟(4)所述的中間合金為鈣-銀中間合金、鍺-銀中間合金、鋁-金中間合金中的一種或一種以上。本發(fā)明的銀合金鍵合絲與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果I.本發(fā)明的合金元素選用金，鈀，鉬等金屬，金的加入能夠改善銀的成球性，保證FAB (鍵合絲球)的穩(wěn)定性，鈀和鉬的加入能夠提高銀的強(qiáng)度，抗氧化性，以及阻礙金屬間化合物的增長。2.本發(fā)明的微量元素選用鈣、鋁或鍺，鋁能提高銀的焊接強(qiáng)度，提高材料的高溫強(qiáng)度；鍺主要是提高材料的斷裂負(fù)荷，降低銀合金線的熱影響區(qū)長度；鈣的加入提高銀合金鍵合絲的強(qiáng)度，鈣元素和鍺元素的添加與合理配比使制備出的銀合金鍵合絲在保證高強(qiáng)度的同時具有較好的低長弧度；滿足半導(dǎo)體行業(yè)對銀合金鍵合絲的高需要。3.本發(fā)明的制備方法具有制備出的銀合金鍵合絲產(chǎn)品成材率高，收線軸的纏繞長度長的優(yōu)點(diǎn)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但并不僅限于以下實施例。實施例I本發(fā)明銀合金鍵合絲按以下工藝步驟制備(I)用純度為99. 99wt%的銀電解提純出純度為99. 999wt%的高純銀；原料純度為99. 99wt%的銀為市售的普通國標(biāo)I號銀，將此原料通過電解的方式提純到99. 999wt%,具體方法為將市售的銀作為陽極，掛于陽極導(dǎo)電棒上，不銹鋼材料作為陰極，掛于陰極導(dǎo)電棒上，保持陽極和陰極平行。在電解槽中加入硝酸銀溶液(濃度100克/升)作為電解液，電流密度一般控制在260A/m2范圍，槽電壓一般控制在2V范圍，電解溫度35_45°C，同極間距150mm ；(2)采用豎式熔煉·將部分99. 999%的高純銀(另一部分用于制作中間合金)放入坩堝內(nèi)，將中間合金(中間合金制備方法采用發(fā)明內(nèi)容公開的方法)放入合金槽內(nèi)，裝好石英罩加上蓋，用密封膠將石英罩及上蓋密封好。開啟真空泵，開始升溫，待高純銀完全熔化后，投入中間合金(鈣-銀中間合金、鍺-銀中間合金、鋁-金中間合金中的一種或以上)及其他金屬原材料(包括金、鈀、鉬中的一種或一種以上)，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，完全熔化后保持溫度，精煉15min，保證高純銀、中間合金和其他金屬原材料充分混合均勻；啟動按鈕開始拉鑄，形成8毫米銀棒。(3)將熔鑄的銀棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑；拉絲過程中的模具延伸率為8% 10%，拉絲速度為8 10m/s。(4)拉絲的成品線傳到退火工序退火，根據(jù)爐溫參考值設(shè)定退火爐加熱溫度進(jìn)行退火。(5)將退火后的銀合金鍵合絲纏繞于收線軸進(jìn)行分卷，根據(jù)不同客戶的要求選擇·不同繞線的程序。(6)將貼好標(biāo)簽的銀合金鍵合絲，低軸每10軸、高軸每6軸放入塑料袋中進(jìn)行真空包裝，用塑封封口機(jī)封好袋口，封口應(yīng)平整、牢固，放入包裝盒內(nèi)。實施例2按以下表I中指定的各組分含量重復(fù)實施例I的方法，在表I中列出了性能測試參數(shù)。表I實施例1-5產(chǎn)品組分含量以及產(chǎn)品性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種高端封裝銀合金鍵合絲，其特征在于該銀合金鍵合絲包括金O. 0001°/Γ20%，還可選包括鈀 O. 0001% 20%、鉬 O. 0001% 20%、鍺 O. 0001% 0· 015%、鈣 O. 0001% 0· 015%、鋁O.0001°/Γ %中的一種或一種以上，其余為銀。
2.一種高端封裝銀合金鍵合絲的制備方法，其特征在于制備步驟包括 (1)用純度為99.99wt%的銀電解提純出純度為99. 999wt%的高純銀； (2)將步驟(I)的高純銀進(jìn)行熔煉，鑄錠成銀板，將銀板軋制成薄銀片； (3)制作中間合金，所述中間合金為鈣-銀中間合金、鍺-銀中間合金、鋁-金中間合金中的一種； 所述中間合金包括以下制備步驟 a.按重量百分比稱取步驟(2)得到的薄銀片959Γ95.5%，稱取鈣或鋁或鍺4. 5%^5% ； b.投料，用薄銀片將鈣或鋁或鍺捆包成小包，并將此小包放入坩堝中； c.真空熔煉； d.澆鑄，合金液倒入石墨錠模中； 以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金； (4)豎式熔煉稱取99.999%的銀、中間合金及其他金屬原材料，經(jīng)成份分析和冶金配料計算，按照銀合金鍵合絲的成分比例投入熔煉爐中，在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，熔煉溫度設(shè)定1100°C，保持溫度精煉15min，然后進(jìn)行拉鑄，拉鑄速度40(T500rpm，形成8毫米銀棒； (5)拉絲將熔鑄的銀棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑；其拉絲過程中的模具延伸率為5% 18%，拉絲速度為3 15m/s ； (6)退火退火溫度為30(T60(TC，退火速度為O.3^2m/s ； (7)分卷將銀合金鍵合絲纏繞于收線軸，繞絲張力f20克，繞絲速度40(T6(K)rpm ； (8)真空包裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高端封裝銀合金鍵合絲的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的電解為將銀作為陽極，掛于陽極導(dǎo)電棒上，不銹鋼材料作為陰極，掛于陰極導(dǎo)電棒上，保持陽極和陰極平行；在電解槽中加入濃度為8(Γ120克/升的硝酸銀溶液作為電解液，電流密度控制在250 300A/m2范圍，槽電壓控制在I. 5 2V范圍，電解溫度為35 45°C，同極間距150mm,進(jìn)行電解。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高端封裝銀合金鍵合絲的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的薄銀片厚度為O. Γ0. 3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高端封裝銀合金鍵合絲，其特征在于該銀合金鍵合絲包括金0.0001%~20%，還可選包括鈀0.0001%~20%、鉑0.0001%~20%、鍺0.0001%~0.015%、鈣0.0001%~0.015%、鋁0.0001%~1%中的一種或一種以上，其余為銀。本發(fā)明還公開一種上述高端封裝銀合金鍵合絲的制備方法，本發(fā)明高端封裝銀合金鍵合絲具有高強(qiáng)度、低硬度，低長弧度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C22C5/06GK102912176SQ20121035361
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者李天祥, 鄭康定, 鄭芳, 鄭磊 申請人:寧波康強(qiáng)電子股份有限公司