鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲及其製造方法
2023-10-04 15:43:59 1
鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲及其製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲及其製造方法，該鍵合絲是以高純銀為主體材料，包括鑭、鈣、金金屬材料。其組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為：銀含量為：94%-96%、鑭含量為2%-3%、鈣含量為0.5%-1%、金含量為1.5%-2%；其製造方法包括：提取純度大於99.9999%的高純銀，製備成銀合金鑄錠，再製成鑄態銀鑭鈣合金母線，將母線拉製成1mm左右，經熱處理後在其表面電鍍純金保護層，再經精密拉拔、熱處理、清洗後製成不同規格的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲。
【專利說明】鍍金銀鑭耗合金鍵合絲及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微電子【技術領域】，涉及微電子後道封裝工序用金屬鍵合絲及其製造方法，尤其涉及一種鍍金銀鑭鈣等合金材料製作的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲及其製造方法。
【背景技術】
[0002]目前用於集成電路、半導體分立器件等領域的弓I線封裝鍵合絲最為廣泛採用的是黃金類鍵合絲。由於黃金屬貴重金屬，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。因而業界急需成本相對低廉、性能穩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鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲既有銀基類鍵合絲的優點又兼顧黃金類鍵合絲的優點，是一種價格相對低廉且性能又穩定可靠的一種新型鍵合絲。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種以高純銀為主體材料的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲及其製造方法，它克服現有合金類鍵合銅絲、鋁絲表面易氧化、高溫穩定性差和拉拔斷線問題，以及黃金類鍵合絲生產成本高等不足。
[0004]為達到上述目的，本發明所採用的技術方案是:一種鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為:金(Au)佔1.5%-2%、鈣(Ca)佔0.5%_1%、鑭(La)佔2%-3%，銀(Ag)佔 94%-96%。
[0005]其中要求金的純度大於99.99%、鈣的純度大於99.999%、鑭的純度大於99.5%、銀的純度大於99.9999%ο
[0006]所述鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲的製造方法步驟如下:
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於99.9999%的高純銀時及時更換高純銀箔，再經清洗、烘乾備用。
[0007]②製備成銀合金鑄錠:提取純度大於99.9999%的高純銀，然後加入金、鈣、鑭，成分含量按照重量百分比分別為金(Au)佔0.7%-1%、鈣(Ca)佔0.5%_1%、鑭(La)佔2%_3%，銀(Ag)佔94%-96%，因為留有後續工藝中電鍍金的餘量，所以這裡各項材料質量百分比之和不等於100%。這些金屬經機械混合後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，進而製備成銀合金鑄錠。
[0008]③連鑄成鑄態銀鑭鈣合金母線:將製備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬連鑄室，應用中頻感應加熱至(1100-1150) °C，待完全熔化、精煉和除氣後，將熔液注入連鑄室中間的儲液池保溫，在維持(2-5) L/min淨化氮氣流量的連鑄室中，完成對銀鑭鈣合金熔液的水平連鑄，得到Φ 3mm左右的鑄態銀鑭鈣合金母線。
[0009]④粗拔:將Φ3πιπι左右的銀鑭鈣合金母線拉拔成直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲。
[0010]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲進行退火處理。
[0011]⑥表面鍍金:採用常規電鍍設備和工藝，將退火後的Imm左右的銀鑭鈣合金絲電鍍純金防氧化保護層，電鍍用金的純度大於99.99% ;電流密度(4-4.5)A/dm2，鍍層厚度控制在0.9 μ m-1.4 μ m,收線速度為(4_5) m/min ;經鍍金後的鍍金銀鑭I丐合金絲中金佔總重量的百分比控制在1.5%-2%。
[0012]⑦精拔:將直徑為Imm左右的鍍金銀鑭鈣合金絲精密拉拔成不同規格的(0.013mm-0.050mm)鍍金銀鑭I丐合金鍵合絲。
[0013]⑧熱處理:將精拔後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行退火處理。
[0014]⑨表面清洗:將退火處理後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲先經稀釋後的酸液中進行清洗，然後經超聲波清洗，再經高純水清洗、烘乾。
[0015]⑩分卷:將成品鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
[0016]本發明的技術效果是:以高純銀為主體材料的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲既有銀基類鍵合絲的優點又兼顧黃金類鍵合絲的優點，是一種價格相對低廉且性能又穩定可靠的一種新型鍵合絲。它它克服現有合金類鍵合銅絲、鋁絲表面易氧化、高溫穩定性差和拉拔斷線問題，以及黃金類鍵合絲生產成本高等不足。
【具體實施方式】
[0017]為了便於理解，下面結合具體實施例對本發明予以進一步說明。
[0018]實施例1
一種以高純銀為主體材料的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，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)佔1.5%、鈣(Ca)佔0.5%、鑭(La)佔2%，銀(Ag)佔96% ；要求金的純度大於99.99%、、鈣的純度大於99.999%、鑭的純度大於99.5%、銀的純度大於99.9999%。
[0019]其製作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(IC-Ag99.99)為基材，提取純度大於99.9999%的高純銀，經清洗、烘乾備用。
[0020]②製備成銀合金鑄錠:按前述的鍵合絲組成成分重量百分比準備原材料(這裡的重量百分比是指各原材料佔鍵合絲總質量的百分比而不是各原材料佔製備銀合金鑄錠的原材料總質量的百分比)，其中金(Au)所佔重量百分比為0.7%而不是1.5% (金佔1.5%指的是包括了後續工序中表面鍍金的重量百分比)，在高純銀內加入高純金、鈣、鑭，這些金屬經機械混合後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，進而製備成銀合金鑄錠。
[0021]③連鑄成鑄態銀鑭鈣合金母線:將製備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣後，將熔液注入儲液池保溫，完成對銀鑭鈣合金熔液的水平連鑄，得到Φ 3mm左右的鑄態銀鑭鈣合金母線。
[0022]④粗拔:將Φ3πιπι左右的銀鑭鈣合金母線拉拔成直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲。
[0023]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲進行退火處理。[0024]⑥表面鍍金:採用常規電鍍設備和工藝，對經過熱處理的Imm左右的銀鑭鈣合金絲電鍍純金防氧化保護層，要求金的純度大於99.99%，電鍍時電流密度4A/dm2，收線速度為4m/min,表面鍍金層的厚度控制在0.9 μ m，經鍍金後的鍍金銀鑭鈣合金絲中金佔總重量的百分比為1.5%。
[0025]⑦精拔:將經退火處理的鍍金銀鑭鈣合金絲精密拉拔成不同規格的(0.013mm-0.050mm)鍍金銀鑭I丐合金鍵合絲。
[0026]⑧熱處理:將精拔後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行退火處理。
[0027]⑨表面清洗:將退火處理後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲先經稀釋後的酸液中進行清洗，然後經超聲波清洗，再經高純水清洗、烘乾。
[0028]實施例2
本發明是這樣實現的，一種以高純銀為主體材料的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，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)佔2%、鈣(Ca)佔1%、鑭(La)佔3%，銀(Ag)佔94% ;要求金的純度大於99.99%、、鈣的純度大於99.999%、鑭的純度大於99.5%、銀的純度大於99.9999%ο
[0029]其製作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(IC-Ag99.99)為基材，提取純度大於99.9999%的高純銀，經清洗、烘乾備用。
[0030]②製備成銀合金鑄錠:按前述的鍵合絲組成成分重量百分比準備原材料，其中金(Au)所佔重量百分比為1%，在高純銀內加入高純金、鈀、銪、鑭，這些金屬經機械混合後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，進而製備成銀合
金鑄錠。
[0031]③連鑄成鑄態銀鑭鈣合金母線:將製備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣後，將熔液注入儲液池保溫，完成對銀鑭鈣合金熔液的水平連鑄，得到Φ 3mm左右的鑄態銀鑭鈣合金母線。
[0032]④粗拔:將Φ3πιπι左右的銀鑭鈣合金母線拉拔成直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲。
[0033]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲進行退火處理。
[0034]⑥表面鍍金:採用常規電鍍設備和工藝，對經過熱處理的Imm左右的銀鑭鈣合金絲電鍍純金防氧化保護層，要求金的純度大於99.99%，電鍍時電流密度4.5A/dm2，收線速度為5m/min，表面鍍金層的厚度控制在1.4 μ m，經鍍金後的鍍金銀鑭鈣合金絲中金佔總重量的百分比為2%。
[0035]⑦精拔:將經退火處理的鍍金銀鑭鈣合金絲精密拉拔成不同規格的(0.013mm-0.050mm)銀倆I丐合金鍵合絲。
[0036]⑧熱處理:將精拔後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行退火處理。
[0037]⑨表面清洗:將退火處理後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲先經稀釋後的酸液中進行清洗，然後經超聲波清洗，再經高純水清洗、烘乾。
[0038]實施例3
本發明是這樣實現的，一種以高純銀為主體材料的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，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)佔1.8%、鈣(Ca)佔0.8%、鑭(La)佔2.5%，銀(Ag)佔94.9% ;要求金的純度大於99.99%、、鈣的純度大於99.999%、鑭的純度大於99.5%、銀的純度大於99.9999%ο
[0039]其製作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(IC-Ag99.99)為基材，提取純度大於99.9999%的高純銀，經清洗、烘乾備用。
[0040]②製備成銀合金鑄錠:按前述的鍵合絲組成成分重量百分比準備原材料，其中金(Au)所佔重量百分比為0.9%，在高純銀內加入高純金、鈀、銪、鑭，這些金屬經機械混合後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，進而製備成銀
合金鑄錠。
[0041]③連鑄成鑄態銀鑭鈣合金母線:將製備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬連鑄室，應用中頻感應加熱、熔化、精煉和除氣後，將熔液注入儲液池保溫，完成對銀鑭鈣合金熔液的水平連鑄，得到Φ3πιπι左右、縱向和橫向晶粒數均為I個的鑄態銀鑭鈣合金母線。
[0042]④粗拔:將Φ3πιπι左右的銀鑭鈣合金母線拉拔成直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲。
[0043]⑤熱處理:將直徑為Imm左右的銀鑭鈣合金絲進行退火處理。
[0044]⑥表面鍍金:採用常規電鍍設備和工藝，對經過熱處理的Imm左右的銀鑭鈣合金絲電鍍純金防氧化保護層，要求金的純度大於99.99%，電鍍時電流密度4A/dm2，收線速度為5m/min，表面鍍金層的厚度控制在1.2 μ m，經鍍金後的鍍金銀鑭鈣合金絲中金佔總重量的百分比為1.8%。
[0045]⑦精拔:將經退火處理的鍍金銀鑭鈣合金絲精密拉拔成不同規格的(0.013mm-0.050mm)鍍金銀鑭I丐合金鍵合絲。
[0046]⑧熱處理:將精拔後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行退火處理。
[0047]⑨表面清洗:將退火處理後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲先經稀釋後的酸液中進行清洗，然後經超聲波清洗，再經高純水清洗、烘乾。
【權利要求】
1.一種鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，其特徵是組成鍵合絲的材料各成分重量百分比為:金(Au)佔 1.5%-2%、鈣(Ca)佔 0.5%_1%、鑭(La)佔 2%_3%、銀(Ag)佔 94%_96%。
2.如權利要求1所述的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲，其特徵是所使用的材料中，銀的純度大於99.9999%、鑭的純度大於99.5%、鈣的純度大於99.999%、金的純度大於99.99%。
3.—種權利要求1所述的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲的製造方法，其特徵是其製作的工藝步驟和方法如下: ①提取高純銀:提取純度大於99.9999%的高純銀，再經清洗、烘乾備用； ②製備成銀合金鑄錠:按下述成分含量按照重量百分比準備材料:金佔0.7%-1%、鑭佔2%-3%、鈣佔0.5%-1%，銀佔94%-96%，這些金屬經機械混合後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，進而製備成銀合金鑄錠； ③連鑄成鑄態銀鑭鈣合金母線:將製備好的銀合金鑄錠加入有氮氣保護的水平連鑄金屬連鑄室，應用中頻感應加熱熔化、精煉和除氣後，將熔液注入儲液池保溫，完成對銀鑭鈣合金熔液的水平連鑄，得到Φ3mm左右的鑄態銀鑭鈣合金母線； ④粗拔:將Φ3mm左右的銀鑭鈣合金母線拉拔成直徑為1mm左右的銀鑭鈣合金絲； ⑤熱處理:將直徑為1mm左右的銀鑭鈣合金絲進行退火； ⑥表面鍍金:對經熱處理後的銀鑭鈣合金絲電鍍純金保護層，電鍍用金的純度要求不低於99.99%，表面鍍金層的厚度控制在0.9 μ m-1.4 μ m,經鍍金後的鍍金銀鑭鈣合金絲中金佔總重量的百分比為1. 5%-2% ； ⑦精拔:將直徑為I_左右的經鍍金後的鍍金銀鑭鈣合金絲精密拉拔成直徑分別為13 μ m-50 μ m的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲； ⑧熱處理:將精拔後的鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行退火； ⑨表面清洗:先用稀釋後的酸液對鍵合絲進行清洗，然後經超聲波清洗，再經高純水清洗、烘乾； ⑩分卷:將成品鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲進行復繞、分卷、包裝。
4.如權利要求3所述的一種鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲的製造方法，其特徵是:提取高純銀時以國家標準GB/T4135中I號銀為基材，經電鍍後提取純度大於99.9999%的高純銀。
5.如權利要求3所述的一種鍍金銀鑭鈣合金鍵合絲的製造方法，其特徵是:表面鍍金時電流密度(4-4.5) A/dm2,收線速度為(4-5) m/min。
【文檔編號】H01L21/48GK104022095SQ201410235083
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】徐雲管, 李湘平, 彭庶瑤, 梁建華, 塗海情 申請人:江西藍微電子科技有限公司