CN105803268B - 一种键合铝丝用母杆的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种键合铝丝用母杆的生产方法，母杆由Al、Ni、Si及不可避免的杂质组成，其中，40ppm≤Ni≤60ppm，5ppm≤Si≤10ppm，包括如下步骤：（1）配料，熔化得合金液；（2）向合金液中加入精炼剂进行精炼，同时进行除气；（3）扒除合金液表面的熔渣，经在线过滤后在半连续铸造机中制成铸棒，其中，过滤片的孔隙密度≥40ppi，半连续铸造机的结晶器中合金液的温度为690‑730℃；（4）铸棒经热处理后，在挤压机上挤压，即得到键合铝丝用母杆。本发明方法生产的键合丝用母杆内部显微组织和化学成分的均匀性优，表面无针眼、凹坑、结疤、微小夹杂物、裂纹等缺陷，具有良好、稳定的抗拉和延伸率性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种键合铝丝用母杆的生产方法。
背景技术
键合丝是半导体分立器件和集成电路（IC）封装业四大必需基础材料（芯片、框架、键合丝、封料）之一，作为芯片与框架之间内引线，实现稳定、可靠的电连接，具有良好的力学性能、电学性能和第二焊点稳定性，广泛应用于半导体分立器件(晶体管、二极管、三极管、发光二极管LED等)和集成电路的封装。键合丝根据材料不同，目前市场上主要有金丝、铜丝、银丝、铝丝几种产品，其中铝丝主要分为功率用键合铝丝（直径100um-500um）、铝硅（镁）键合丝（直径18um-80um）。铝丝键合线优点：采用楔焊法可在常温下键合，对元件热影响较小。与裸芯片铝膜电极键合是形成Al-Al系统，无金属间化合物和腐蚀问题。目前市场铝键合丝的用量逐年增长。
键合铝丝用母杆生产工艺最为核心的部分是微合金化，这是产品品质高低的决定性因素，需要根据客户的需求进行差异化对待，这也是产品高低端的主要区分。微合金化的基础为高纯原料的制备，高纯原料越纯，那可控制的余地就越大，最终添加的效果也越好。而线坯的质量直接决定了产品的成品率及后续拉拔加工效率。三者共同构成了键合丝生产的技术壁垒，缺一不可。
键合铝丝用母杆的生产主要分为铸造和线坯加工两大工序。其中键合铝丝用母杆的生产工艺有半连续铸造-挤压法和水平连铸拉法。
1）半连续铸造-挤压法：此法首先用铸造系统将纯铝液铸造成铝棒材，然后将棒材加热后挤压成为母杆，经可控降温后卷曲成一定尺寸的母杆卷 。挤压能够提高金属的变形能力，氧化渣皮带入少，母杆对于后端加工质量的保证较好，工艺流程如下，
配料 —— 精炼 —— 铸棒 —— 铸锭加热 —— 一次挤压 —— 卷取。
2）水平连铸拉法：此法采取水平铸拉的方法，直接将铝液铸拉成一定尺寸的铝杆，流程简单，设备要求低。但生产效率底下，产品尺寸参差严重，且产品含气含渣量无法进行控制。不适合规模化生产。工艺流程如下，
配料 —— 精炼 —— 水平铸拉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种键合铝丝用母杆的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种键合铝丝用母杆的生产方法，母杆由Al、Ni、Si及不可避免的杂质组成，其中，40ppm≤Ni≤60ppm，5ppm≤Si≤10ppm，包括如下步骤：
（1）配料，熔化，得合金液；
（2）向合金液中加入精炼剂进行精炼，并进行除气；
（3）扒除合金液表面的熔渣，经过滤后在半连续铸造机中制成铸棒，其中，过滤片的孔隙密度≥40ppi，半连续铸造机的结晶器中合金液的温度为685-730℃；
（4）铸棒经热处理后，上挤压机挤压，即得到键合铝丝用母杆。
进一步，精炼剂的用量为合金液重量的2-5‰。
进一步，在720-760℃进行精炼，时间不少于15分钟。
进一步，所述精炼剂为六氯乙烷。
进一步，通氩气除气，流量为2~3m³/min，时间3-5min。
进一步，步骤（4）铸棒在450-550℃热处理2-10小时，冷却后再升至360℃-380℃上挤压机。
进一步，挤压时，挤压模具温度为370-400℃，挤压筒温度为380-420℃。
本发明方法生产的键合丝用母杆内部显微组织和化学成分的均匀性优，表面无针眼、凹坑、结疤、微小夹杂物、裂纹等缺陷，具有良好、稳定的抗拉和延伸率性能。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
原材料要求：①Al99.999高纯铝，质量满足YS/T275-2008标准要求；②Al-Si高纯中间合金（Si含量≤200PPM），质量满足YS/T275-2008标准要求（Si含量除外）；③Al-Ni高纯中间合金（Ni含量≤800PPM），质量满足YS/T275-2008标准要求（Ni含量除外）。
主要设备为熔炼炉、半连续铸造机、挤压机，配备除气效率50%以上的在线精炼设备，以及过滤片孔隙密度≥40ppi的在线过滤设备。
熔炼炉进纯铝（成分符合行业对5N纯铝的成分要求）铝0.8吨熔化，再向铝液加入Al-Ni中间合金50kg、Al-Si中间合金24kg，搅拌10分钟，控制温度达到740℃，加入2wt‰精炼剂（六氯乙烷），进行精炼，时间不少于15分钟，通氩气除气（流量为2~3m³/min，时间3-5min），精炼除气完毕后将表面熔渣扒除干净，静置30分钟以上后取样。铝液成分满足要求后（40ppm≤Ni≤60ppm，5ppm≤Si≤10ppm）开炉盖，铝液经过在线过滤设备进行除渣，再在半连续铸造机中铸成直径120mm左右的铝棒，其中，半连续铸造机的结晶器中铝液温度685-730℃。
Φ120mm铝棒先在450-550℃热处理2-10小时，冷却后，再升至360℃-380℃，进挤压机生产成Φ5.0mm±0.05mm的键合铝丝母杆，挤压模具温度370-400℃，挤压筒温度380-420℃，经在线可控冷却后卷曲成圈状。
本发明方法生产的键合铝丝用母杆物理性能指标见下表。
。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种键合铝丝用母杆的生产方法，母杆由Al、Ni、Si及不可避免的杂质组成，其中，40ppm≤Ni≤60ppm，5ppm≤Si≤10ppm，包括如下步骤：
（1）配料，熔化得合金液；
（2）向合金液中加入精炼剂进行精炼，并进行除气；
（3）扒除合金液表面的熔渣，经在线过滤后在半连续铸造机中制成铸棒，其中，过滤片的孔隙密度≥40ppi，半连续铸造机的结晶器中合金液的温度为690-730℃；
（4）铸棒经热处理后，上挤压机挤压，即得到键合铝丝用母杆；
步骤（4）铸棒在450-550℃热处理2-10小时，冷却后再升至360-380℃上挤压机。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，精炼剂的用量为合金液重量的2-5‰。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在720-760℃进行精炼，时间不少于15分钟。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述精炼剂为六氯乙烷。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，通氩气除气，流量为2~3m³/min，时间3-5min。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，挤压时，挤压模具温度为370-400℃，挤压筒温度为380-420℃。
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