金銀鈀合金單晶鍵合絲及其制造方法
【專利摘要】一種金銀鈀合金單晶鍵合絲及其制造方法，該鍵合絲是以高純銀為主體材料，包括金、鈀、銪、鑭等微量金屬材料。其組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為：銀含量為：98.713%-99.157%、金含量為0.8%-1.2%、鈀含量為0.04%-0.08%、銪含量為：0.002%-0.004%、鑭含量為0.001%-0.003%；其制造方法包括：提取純度大于99.9999%的高純銀，制備成銀合金鑄錠，再制成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線，將單晶母線拉制成1mm左右的單晶絲經(jīng)熱處理后，再經(jīng)精密拉拔、熱處理、清洗后制成不同規(guī)格的金銀鈀合金單晶鍵合絲。
【專利說明】金銀銀合金單晶鍵合絲及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬鍵合絲及其制造方法，尤其涉及一種金銀鈀等合金材料制作的金銀鈀合金單晶鍵合絲及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于集成電路、半導體分立器件等領(lǐng)域的弓I線封裝鍵合絲最為廣泛采用的是黃金類鍵合絲。由于黃金屬貴重金屬，價格昂貴且日益上漲，給用量最大的中低端LED、IC封裝用戶帶來沉重的成本壓力。因而業(yè)界急需成本相對低廉、性能穩(wěn)定可靠的新型鍵合絲材料用以取代黃金鍵合絲。以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲既有銀基類鍵合絲的優(yōu)點又兼顧黃金類鍵合絲的優(yōu)點，是一種價格相對低廉且性能又穩(wěn)定可靠的一種新型鍵合絲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲及其制造方法，它克服現(xiàn)有合金類鍵合銅絲、鋁絲表面易氧化、高溫穩(wěn)定性差和拉拔斷線問題，以及黃金類鍵合絲生產(chǎn)成本高、電鍍層硬度低不耐摩擦的缺陷和不足。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種金銀鈀合金單晶鍵合絲，組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為:金(Au)占0.8%-1.2%、鈀(Pd)占0.04%-0.08%、銪(Eu)占 0.002%-0.004%、鑭(La)占 0.001%_0.003%，銀(Ag)占 98.713%-99.157%。其中要求金的純度大于99.99%、銀的純度大于99.9999%、鈀的純度大于99.999%、銪的純度大于99.9%、鑭的純度大于99.5%。
[0005]所述金銀鈀合金單晶鍵合絲的制造方法步驟如下:
①提取高純銀:將I號銀(IC-Ag99.99)作為陽極浸入電解液中，以高純銀箔作為陰極浸入電解液中；在陽極、陰極之間輸入(7-9)V、(2.5-3.5)A的直流電，以補充新鮮電解液方式維持電解液溫度不超過60°C，待陰極積聚一定重量的純度大于99.9999%的高純銀時及時更換高純銀箔，再經(jīng)清洗、烘干備用。
[0006]②制備成銀合金鑄錠:按下述成分含量準備材料:金(Au)占0.8%_1.2%、鈀(Pd)占 0.04%-0.08%、銪(Eu)占 0.002%_0.004%、鑭(La)占 0.001%_0.003%,銀(Ag)占
98.713%-99.157%。這些金屬經(jīng)機械混合后放入高純石墨坩堝中，在惰性氣體保護條件下使用感應電爐加熱使其熔化，進而制備成銀合金鑄錠。
[0007]③連鑄成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線:將制備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬單晶連鑄室，應用中頻感應加熱至(1100-1150) °C，待完全熔化、精煉和除氣后，將熔液注入連鑄室中間的儲液池保溫，在維持(2-5) L/min凈化氮氣流量的連鑄室中，完成對金銀鈀合金熔液的水平單晶連鑄，得到Φ3_左右、縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個的鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線。
[0008]④粗拔:將Φ3_左右的金銀鈀合金單晶母線拉拔成直徑為1_左右的金銀鈀合金單晶絲。
[0009]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲進行退火處理。
[0010]⑥精拔:將經(jīng)退火處理的金銀鈀合金單晶絲精密拉拔成不同規(guī)格的(0.013mm-0.050mm)金銀鈀合金單晶鍵合絲。
[0011]⑦熱處理:將精拔后的金銀鈀合金單晶鍵合絲進行退火處理。
[0012]⑧表面清洗:將退火處理后的金銀鈀合金單晶鍵合絲先經(jīng)稀釋后的酸液中進行清洗，然后經(jīng)超聲波清洗，再經(jīng)高純水清洗、烘干。
[0013]⑨分卷:將成品金銀鈀合金單晶鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)效果是:以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲既有銀基類鍵合絲的優(yōu)點又兼顧黃金類鍵合絲的優(yōu)點，是一種價格相對低廉且性能又穩(wěn)定可靠的一種新型鍵合絲。它克服現(xiàn)有合金類鍵合銅絲、鋁絲表面易氧化、高溫穩(wěn)定性差和拉拔斷線問題，以及黃金類鍵合絲生產(chǎn)成本高、電鍍層硬度低不耐摩擦的缺陷和不足。
【具體實施方式】
[0015]為了便于理解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明予以進一步說明。
[0016]實施例1
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲，組成該鍵合絲的材料由下列重量百分比的原材料組成:金(Au)占0.8%、鈀(Pd)占0.04%、銪(Eu)占
0.002%、鑭(La)占0.001%，銀(Ag)占99.157% ;要求金的純度大于99.99%、銀的純度大于99.9999%、鈀的純度大于99.999%、銪的純度大于99.9%、鑭的純度大于99.5%。
[0017]金銀鈀合金單晶鍵合絲的制作工藝步驟和方法如下:
①提取高純銀:將I號銀(IC-Ag99.99)作為陽極浸入電解液中，以高純銀箔作為陰極浸入電解液中；在陽極、陰極之間輸入7V、2.5A的直流電，以補充新鮮電解液方式維持電解液溫度不超過60°C，待陰極積聚一定重量的純度大于99.9999%的高純銀時及時更換高純銀箔，再經(jīng)清洗、烘干備用。
[0018]②制備成銀合金鑄錠:按金(Au)占0.8%、鈀(Pd)占0.04%、銪(Eu)占0.002%、鑭(La)占0.001%，銀占(Ag) 99.157%的配比稱取材料，這些金屬經(jīng)機械混合后放入高純石墨坩堝中，在惰性氣體保護條件下使用感應電爐加熱使其熔化，進而制備成銀合金鑄錠。
[0019]③連鑄成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線:將制備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬單晶連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣后，將熔液注入儲液池保溫，完成對金銀鈀合金熔液的水平單晶連鑄，得到Φ3_左右、縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個的鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線。
[0020]④粗拔:將Φ3_左右的金銀鈀合金單晶母線拉拔成直徑為1_左右的金銀鈀合
金單晶絲。
[0021]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲進行退火處理。
[0022]⑥精拔:將經(jīng)退火處理的金銀鈀合金單晶絲精密拉拔成不同規(guī)格的(0.013mm-0.050mm)金銀鈀合金單晶鍵合絲。
[0023]⑦熱處理:將精拔后的金銀鈀合金單晶鍵合絲進行退火處理。
[0024]⑧表面清洗:將退火處理后的金銀鈀合金單晶鍵合絲先經(jīng)稀釋后的酸液中進行清洗，然后經(jīng)超聲波清洗，再經(jīng)高純水清洗、烘干。
[0025]⑨分卷:將成品金銀鈀合金單晶鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
[0026]實施例2
一種以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲，組成該鍵合絲的材料由下列重量百分比的原材料組成:金(Au)占1.2%、鈀(Pd)占0.08%、銪(Eu)占0.004%、鑭(La)占
0.003%，銀(Ag)占98.713% ;要求金的純度大于99.99%、銀的純度大于99.9999%、鈀的純度大于99.999%、銪的純度大于99.9%、鑭的純度大于99.5%。
[0027]金銀鈀合金單晶鍵合絲的制作工藝步驟和方法如下:
①提取高純銀:將I號銀(IC-Ag99.99)作為陽極浸入電解液中，以高純銀箔作為陰極浸入電解液中；在陽極、陰極之間輸入9V、3.5A的直流電，以補充新鮮電解液方式維持電解液溫度不超過60°C，待陰極積聚一定重量的純度大于99.9999%的高純銀時及時更換高純銀箔，再經(jīng)清洗、烘干備用。
[0028]②制備成銀合金鑄錠:按金(Au)占1.2%、鈀(Pd)占0.08%、銪(Eu)占0.004%、鑭(La)占0.003%，銀(Ag)占98.713%的配比稱取材料，這些金屬經(jīng)機械混合后放入高純石墨坩堝中，在惰性氣體保護條件下使用感應電爐加熱使其熔化，進而制備成銀合金鑄錠。
[0029]③連鑄成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線:將制備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬單晶連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣后，將熔液注入儲液池保溫，完成對金銀鈀合金熔液的水平單晶連鑄，得到Φ3_左右、縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個的鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線。
[0030]④粗拔:將Φ3_左右的金銀鈀合金單晶母線拉拔成直徑為1_左右的金銀鈀合
金單晶絲。
[0031]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲進行退火處理。
[0032]⑥精拔:將經(jīng)退火處理的金銀鈀合金單晶絲精密拉拔成不同規(guī)格的(0.013mm-0.050mm)金銀鈀合金單晶鍵合絲。
[0033]⑦熱處理:將精拔后的金銀鈀合金單晶鍵合絲進行退火處理。
[0034]⑧表面清洗:將退火處理后的金銀鈀合金單晶鍵合絲先經(jīng)稀釋后的酸液中進行清洗，然后經(jīng)超聲波清洗，再經(jīng)高純水清洗、烘干。
[0035]⑨分卷:將成品金銀鈀合金單晶鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
[0036]實施例3
一種以高純銀為主體材料的金銀鈀合金單晶鍵合絲，組成該鍵合絲的材料由下列重量百分比的原材料組成:金(Au)占1.0%、鈀(Pd)占0.06%、銪(Eu)占0.003%、鑭(La)占
0.002%，銀(Ag)占98.935%。要求金的純度大于99.99%、銀的純度大于99.9999%、鈀的純度大于99.999%、銪的純度大于99.9%、鑭的純度大于99.5%。
[0037]金銀鈀合金單晶鍵合絲的制作工藝步驟和方法如下:
①提取高純銀:將I號銀(IC-Ag99.99)作為陽極浸入電解液中，以高純銀箔作為陰極浸入電解液中；在陽極、陰極之間輸入8V、3.0A的直流電，以補充新鮮電解液方式維持電解液溫度不超過60°C，待陰極積聚一定重量的純度大于99.9999%的高純銀時及時更換高純銀箔，再經(jīng)清洗、烘干備用。
[0038]②制備成銀合金鑄錠:按金(Au)占1.0%、鈀(Pd)占0.06%、銪(Eu)占0.003%、鑭(La)占0.002%，銀(Ag)占98.935%的配比稱取材料，在高純銀內(nèi)加入高純金、鈀、銪、鑭，這些金屬經(jīng)機械混合后放入高純石墨坩堝中，在惰性氣體保護條件下使用感應電爐加熱使其熔化，進而制備成銀合金鑄錠。
[0039]③連鑄成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線:將制備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬單晶連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣后，將熔液注入儲液池保溫，完成對金銀鈀合金熔液的水平單晶連鑄，得到Φ3_左右、縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個的鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線。
[0040]④粗拔:將Φ3_左右的金銀鈀合金單晶母線拉拔成直徑為1_左右的金銀鈀合
金單晶絲。
[0041]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲進行退火處理。
[0042]⑥精拔:將經(jīng)退火處理的金銀鈀合金單晶絲精密拉拔成不同規(guī)格的(0.013mm-0.050mm)金銀鈀合金單晶鍵合絲。
[0043]⑦熱處理:將精拔后的金銀鈀合金單晶鍵合絲進行退火處理。
[0044]⑧表面清洗:將退火處理后的金銀鈀合金單晶鍵合絲先經(jīng)稀釋后的酸液中進行清洗，然后經(jīng)超聲波清洗，再經(jīng)高純水清洗、烘干。
[0045]⑨分卷:將成品金銀鈀合金單晶鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
【權(quán)利要求】
1.一種金銀鈀合金單晶鍵合絲，其特征在于它由下列重量百分比的材料制備而成:金(Au)占 0.8%-1.2%、鈀(Pd)占 0.04%-0.08%、銪(Eu)占 0.002%_0.004%、鑭(La)占0.001%-0.003%，銀(Ag)占 98.713%_99.157%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金銀鈀合金單晶鍵合絲，其特征是所使用的材料中，金的純度大于99.99%、銀的純度大于99.9999%、鈀的純度大于99.999%、銪的純度大于99.9%、鑭的純度大于99.5%。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的金銀鈀合金單晶鍵合絲的制造方法，其特征是其制作的工藝步驟和方法如下: ①提取高純銀:以國家標準GB/T4135中I號銀為基材，經(jīng)電鍍后提取純度大于.99.9999%的高純銀，再經(jīng)清洗、烘干備用； ②制備成銀合金鑄錠:提取純度大于99.9999%的高純銀，然后加入金、鈀、銪、鑭；其成分含量按照重量百分比分別為:金占0.8%-1.2%、鈀占0.04%-0.08%、銪占0.002%_0.004%、鑭占0.0OP/o-0.003%，其余為銀，之和等于100%，這些金屬經(jīng)機械混合后放入高純石墨坩堝中，在惰性氣體保護條件下使用感應電爐加熱使其熔化，進而制備成銀合金鑄錠； ③連鑄成鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線:將制備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬單晶連鑄室，應用中頻感應加熱熔化、精煉和除氣后，將熔液注入儲液池保溫，完成對金銀鈀合金熔液的水平單晶連鑄，得到Φ3_左右、縱向和橫向晶粒數(shù)均為I個的鑄態(tài)金銀鈀合金單晶母線； ④粗拔:將Φ3mm左右的金銀鈀合金單晶母線拉拔成直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲; ⑤熱處理:將直徑為Imm左右的金銀鈀合金單晶絲進行退火； ⑥精拔:對經(jīng)熱處理后的金銀鈀合金單晶絲精密拉拔成直徑分別為13μ m-50 μ m的成品金銀鈀合金單晶鍵合絲； ⑦熱處理:將精拔后的金銀鈀合金單晶鍵合絲進行退火； ⑧表面清洗:先用稀釋后的酸液對鍵合絲進行清洗，然后經(jīng)超聲波清洗，再經(jīng)高純水清洗、烘干； ⑨分卷:將成品金銀鈀合金單晶鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
【文檔編號】C22C5/06GK103779308SQ201410024436
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】徐云管, 李湘平, 彭庶瑤, 梁建華 申請人:江西藍微電子科技有限公司