CN104593634A - 一种化学镀金钯键合银合金丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学镀金钯键合银合金丝，该键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.5%-2.0%，铈的质量百分比为0.02%-0.05%，镧的质量百分比为0.02%-0.05%，余量为银和不可避免的杂质。本发明的化学镀金钯键合银合金丝的制备方法包括熔铸和拉丝、化学镀金钯层、退火、清洗和复绕等步骤，在制备过程中合理选择各种工艺参数。本发明提供的用于COB模组封装的化学镀金钯键合银合金丝及其制备方法，获得的丝材抗氧化、硫化性能好，且与金手指上的镍钯金结合性好，满足封装及使用要求。

Description

一种化学镀金钯键合银合金丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属键合丝领域，尤其涉及一种化学法镀金钯键合丝及其制备方法。
背景技术
由于黄金属于贵金属，金价昂贵，COB模组封装领域的成本也非常高，可以考虑用键合银合金丝取代金丝。但由于COB模组封装的特殊性，COB模组封装与IC和LED封装不同，在封装后键合丝是完全裸露在空气中的，普通的键合银合金丝的抗氧化性和抗硫化性差，同时，键合银合金丝与封装用金手指上的镍钯金的结合性不够好，造成集成电路不能正常使用。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种用于COB模组封装的化学镀金钯键合银合金丝及其制备方法，获得的丝材抗氧化、硫化性能好，且与金手指上的镍钯金结合性好，满足封装及使用要求。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种化学镀金钯键合银合金丝，其特征在于，所述键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.5%-2.0%，铈的质量百分比为0.02%-0.05%，镧的质量百分比为0.02%-0.05%，余量为银和不可避免的杂质。
根据上述的化学镀金钯键合银合金丝，其特征在于，所述键合银合金丝中银的质量百分比大于97%。
一种制备上述的化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1000-1200°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为20-40分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为200-400mm/min，形成的银合金丝坯的直径为4-10mm，拉丝速度为100-300m/min；
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，化学镀金钯液的pH值为9.5-11.5，镀金钯液的温度为40-60°C；
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200-400°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
根据上述的制备化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，步骤（2）中所述化学镀金钯液各成分的浓度为：1-3g/L PdCl，9-27g/L KAuCl4·2H2O，10-20g/L NaH2PO2，100-160ml/L NH4OH，10-60g/L NH4Cl。
根据上述的制备化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，所述的化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成的，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。
本发明的有益效果：本发明在丝材基体里加入微量的稀土元素铈和镧，可以大幅度提高丝材的抗氧化性和抗硫化性，其次，在丝材表面镀金钯混合镀层，可以进一步起到提高丝材抗氧化性和抗硫化性的作用，另外混合镀层中钯在烧球时可以稳定球形，而镀层中的金钯可以在烧球后更好的附着在球表面并且覆层均匀，由于金钯镀层与镍钯金结合好，因此本发明的化学镀金钯键合银合金丝在键合时可以完全可以解决银球与金手指上的镍钯金结合性不好的问题，满足封装及使用要求。
具体实施方式
本发明的键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.5%-2.0%，铈的质量百分比为0.02%-0.05%，镧的质量百分比为0.02%-0.05%，余量为银和不可避免的杂质。其中，银的质量百分比大于97%。
本发明将稀土元素铈和镧元素微量合金用于键合银合金丝制备领域中，微量的铈和镧元素可在银坯中均匀分布，起到弥散强化的作用，提高基体强度和均匀性，改善银合金的焊接性能，大幅度提高基体的抗氧化性和抗硫化性。
本发明的化学镀金钯键合银合金丝的方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1000-1200°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为20-40分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为200-400mm/min，形成的银合金丝坯的直径为4-10mm，拉丝速度为100-300m/min。
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，化学镀金钯液的pH值为9.5-11.5，镀金钯液的温度为40-60°C。化学镀金钯法的装置简单，镀层均匀，并且镀层厚度可控。金钯镀层可以提高银基键合丝的抗氧化和抗硫化能力，并且镀层中的钯可以在键合时稳定烧球时的球型和烧球的稳定性，金钯镀层与封装用金手指上的镍钯金的结合性好。本发明的化学镀金钯液中各成分的浓度为：6-27g/L PdCl，1-3g/L KAuCl4·2H2O，10-20g/L NaH2PO2，100-160ml/L NH4OH，10-60g/L NH4Cl。本发明的化学还原镀金钯法中使用的化学镀金钯液为弱碱性，使用后为中性，较为环保。
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200-400°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。本发明利用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，代替传统去离子水清洗的步骤，以节省用水量，节约用水。
在本发明的制备化学镀金钯键合银合金丝的方法中，化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成的，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。化学镀混合镀层、退火、复绕一体化生产可以节省操作空间，减少生产步骤，减少人力，节省时间。
下面结合具体实施例对本发明加以说明。
实施例1
键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.5%，铈的质量百分比为0.05%，镧的质量百分比为0.05%，余量为银和不可避免的杂质，其中银的质量百分比大于97.0%。
化学镀金钯键合银合金丝的方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1000°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为40分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为400mm/min，形成的银合金丝坯的直径为10mm，拉丝速度为300m/min。
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，镀金钯时，化学镀金钯液的pH值为9.5，镀金钯液的温度为40°C。化学镀金钯液中各成分的浓度为：6g/L PdCl，1g/L KAuCl4·2H2O，10g/L NaH2PO2，100ml/L NH4OH，10g/L NH4Cl。
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。
实施例2
键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为2.0%，铈的质量百分比为0.02%，镧的质量百分比为0.02%，余量为银和不可避免的杂质，其中银的质量百分比大于97.0%。
化学镀金钯键合银合金丝的方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1200°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为20分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为200mm/min，形成的银合金丝坯的直径为4mm，拉丝速度为100m/min。
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，镀金钯时，化学镀金钯液的pH值为11.5，镀金钯液的温度为60°C。化学镀金钯液中各成分的浓度为：27g/L PdCl，3g/L KAuCl4·2H2O，20g/L NaH2PO2，160ml/L NH4OH，60g/L NH4Cl。
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200-400°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。
实施例3
键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.7%，铈的质量百分比为0.03%，镧的质量百分比为0.03%，余量为银和不可避免的杂质，其中银的质量百分比大于97.0%。
化学镀金钯键合银合金丝的方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1100°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为30分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为300mm/min，形成的银合金丝坯的直径为5mm，拉丝速度为200m/min。
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，镀金钯时，镀金钯液的pH值为11，镀金钯液的温度为40°C。化学镀金钯液中各成分的浓度为：20g/L PdCl，2g/L KAuCl4·2H2O，17g/L NaH2PO2，150ml/L NH4OH，50g/L NH4Cl。
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在300°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。
实施例4
键合银合金丝的化学组成为：银的质量百分比大于97.0%，金的质量百分比为1.8%，铈的质量百分比为0.04%，镧的质量百分比为0.04%，余量为银和不可避免的杂质，其中银的质量百分比大于97.0%。
化学镀金钯键合银合金丝的方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1150°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为30分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为300mm/min，形成的银合金丝坯的直径为8mm，拉丝速度为200m/min。
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，镀金钯时，镀金钯液的pH值为10，镀金钯液的温度为50°C。化学镀金钯液中各成分的浓度为：8g/L PdCl，2g/L KAuCl4·2H2O，15g/L NaH2PO2，130ml/L NH4OH，30g/L NH4Cl。
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。

Claims (5)

1.一种化学镀金钯键合银合金丝，其特征在于，所述键合银合金丝的化学组成为：金的质量百分比为1.5%-2.0%，铈的质量百分比为0.02%-0.05%，镧的质量百分比为0.02%-0.05%，余量为银和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的化学镀金钯键合银合金丝，其特征在于，所述键合银合金丝中银的质量百分比大于97%。
3.一种制备如权利要求1所述的化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）熔铸和拉丝：熔铸温度为1000-1200°C，加热方式为中频加热，真空度为1*10-5Mpa，精炼时间为20-40分钟，连铸时采用间歇式拉坯方法，连铸速度为200-400mm/min，形成的银合金丝坯的直径为4-10mm，拉丝速度为100-300m/min；
（2）化学镀金钯层：在键合银合金丝表面用化学镀的方法镀金钯层，化学镀金钯液的pH值为9.5-11.5，镀金钯液的温度为40-60°C；
（3）退火、清洗和复绕：将化学镀金钯键合银合金丝在200-400°C的温度下进行退火，随后用无水乙醇在高温蒸发时爆力打掉丝上的脏东西，最后对清洗后的化学镀金钯键合银合金丝进行复绕。
4.根据权利要求3所述的制备化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，步骤（2）中所述化学镀金钯液各成分的浓度为：1-3g/L PdCl，9-27g/L KAuCl4·2H2O，10-20g/L NaH2PO2，100-160ml/L NH4OH，10-60g/L NH4Cl。
5.根据权利要求3所述的制备化学镀金钯键合银合金丝的方法，其特征在于，所述的化学镀金钯层、退火、清洗和复绕的工序为一体化完成的，化学镀金钯退火复绕的速度为50m/min。
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