CN106935523A - 一种键合合金丝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种键合合金丝的制备方法，包括以下步骤：(1)采购99.995％银，并制成银片；(2)制作中间合金；(3)竖式熔炼；(4)拉丝；(5)中间退火；(6)再拉丝(7)退火；(8)分卷；(9)真空包装。本发明与现有技术相比的优点是：本制备方法中：(1)在拉丝至70‑100μm增加一道中间退火工序消除应力，使拉丝更加顺畅，不易断丝；(2)成品丝退火后进行表面处理，有效防止了键合合金丝之间产生自扩散的粘结效应，提高了产品成材率；有效减少合金线的表面残留情况，提高产品质量。本制备方法通过使用超声波清洗系统有效清洗掉合金线表面的润滑液，从而有效减少合金线的表面残留情况，提高产品质量。

Description

一种键合合金丝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金材料，尤其涉及一种键合合金丝的制备方法。
背景技术
键合金丝是集成电路中用作连接线的合金丝。其金含量≥99.99％，可靠性高，但是黄金价格较高；键合铜丝也是一种可靠性较高的键合丝，但是缺点是极易氧化。
随着半导体行业的迅速发展，急需一种价格较低又不易氧化的材料来替代，通过对银等材料的研究，决定用银来代替黄金，银具有和黄金差不多的惰性，又不存在象铜一样的易氧化的特性，同时，添加一些微量元素，使银具有了键合性，成球更圆，易键合的特点。
而且，在生产过程中，这时键合合金丝之间容易产生自扩散的粘结效应，进而产生大量的断线。同时，在键合合金丝制备工艺过程，拉丝的粗、中拉工序中使用的润滑液的粘度较大，拉丝后线的表面会残留较多的润滑液和拉丝过程晶粒之间的滑动产生的应力，如果不经处理直接进行退火加工，残留的润滑液就会影响成品线的表面洁净度，从而影响最终产品品质。
发明内容
本发明是为了解决上述不足，提供了一种键合合金丝的制备方法。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采购99.995％银，并制成银片；
(2)制作中间合金，所述中间合金指银-钯中间合金、银-金中间合金、银-铈中间合金、银-铟中间合金中的一种；所述制作中间合金，包括以下步骤：
a.按重量百分比称取99.995％银片99.43％-99.50％，称取钯金、铈、铟0.50-0.57％；
b.保护气体熔炼；
c.在保护气体下，自然冷却；
d.酸洗；
以上步骤制作出一种中间合金，按同样的工艺步骤制作出另外几种中间合金；
(3)竖式熔炼：将步骤(2)得到的中间合金在化验计算后添加到99.995％的银中，并在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，拉铸，形成合金棒；
(4)拉丝：将熔铸的合金棒在拉丝机上逐步拉细，直至70-100μm的直径；
(5)中间退火：先经过超声波清洗机清洗残留润滑剂，再退火，退火温度为300-600℃，退火速度为6.2m/s；
(6)再拉丝：再在细拉机上拉至所需直径；
(7)退火：退火温度为300-600℃，退火速度为6.2m/s，退火后进行表面处理；表面处理即：在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成，能在键合合金丝表面形成一层很薄很致密的保护层；
(8)分卷：将键合合金丝缠绕于收线轴；
(9)真空包装。
所述步骤(6)和步骤(7)之前还包括将拉丝后所得的合金线装在压力为0.2-0.4MPa，水温为40-80℃的超声波高压水清洗系统中进行清洗。
所述步骤(7)中退火后的表面处理指在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成；上述制备方法所制得的键合合金丝的成分和重量百分比含量如下：钯2-3％，金0.3-0.7％，铈0.003-0.007％，铟0.005-0.01％，其余为银，银的纯度≥99.99wt％。
所述步骤(2)中真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度精炼10min。
所述步骤(2)中酸洗过程指将生成的中间合金先用纯水冷却，然后放到烧杯中并加入浓盐酸，将烧杯放到电炉上加热15min，煮完后再用纯水洗，最后用压缩空气吹干。
所述步骤(3)中熔炼温度为1000-1100℃，完全熔化后保持温度，精炼15min。
所述步骤(4)、(6)中，其拉丝过程中的模具延伸率为5％-18％，拉丝速度为3-15m/s。
所述步骤(8)中，其绕丝张力为0.5-20g，绕丝速度为400-800rpm。
本发明与现有技术相比的优点是：以往的金丝价格太高，本发明的合金丝成本低，且钯能阻碍柯肯达尔现象，铈能细化晶粒，铟能增加金属熔化后的表面张力，使合金丝成球较圆；本发明的合金丝用作LED连接线可反射部分光，可达10％左右。本发明的微量元素采用钯、金、铈、铟，提高材料的断裂负荷，并降低键合合金丝的弧度。
同时，本制备方法中：(1)在拉丝至70-100μm增加一道中间退火工序消除应力，使拉丝更加顺畅，不易断丝；(2)成品丝退火后进行表面处理，有效防止了键合合金丝之间产生自扩散的粘结效应，提高了产品成材率；有效减少合金线的表面残留情况，提高产品质量。
本制备方法通过使用超声波清洗系统有效清洗掉合金线表面的润滑液，从而有效减少合金线的表面残留情况，提高产品质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详述。
一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采购99.995％银，并制成银片；
(2)制作中间合金，所述中间合金指银-钯中间合金、银-金中间合金、银-铈中间合金、银-铟中间合金中的一种；所述制作中间合金，包括以下步骤：
a.按重量百分比称取99.995％银片99.43％-99.50％，称取钯金、铈、铟0.50-0.57％；
b.保护气体熔炼；
c.在保护气体下，自然冷却；
d.酸洗；
以上步骤制作出一种中间合金，按同样的工艺步骤制作出另外几种中间合金；
(3)竖式熔炼：将步骤(2)得到的中间合金在化验计算后添加到99.995％的银中，并在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，拉铸，形成合金棒；
(4)拉丝：将熔铸的合金棒在拉丝机上逐步拉细，直至70-100μm的直径；
(5)中间退火：先经过超声波清洗机清洗残留润滑剂，再退火，退火温度为300-600℃，退火速度为6.2m/s；
(6)再拉丝：再在细拉机上拉至所需直径；
(7)退火：退火温度为300-600℃，退火速度为6.2m/s，退火后进行表面处理；表面处理即：在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成，能在键合合金丝表面形成一层很薄很致密的保护层；
(8)分卷：将键合合金丝缠绕于收线轴；
(9)真空包装。
所述步骤(6)和步骤(7)之前还包括将拉丝后所得的合金线装在压力为0.2-0.4MPa，水温为40-80℃的超声波高压水清洗系统中进行清洗。
所述步骤(7)中退火后的表面处理指在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成；上述制备方法所制得的键合合金丝的成分和重量百分比含量如下：钯2-3％，金0.3-0.7％，铈0.003-0.007％，铟0.005-0.01％，其余为银，银的纯度≥99.99wt％。
所述步骤(2)中真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度精炼10min。
所述步骤(2)中酸洗过程指将生成的中间合金先用纯水冷却，然后放到烧杯中并加入浓盐酸，将烧杯放到电炉上加热15min，煮完后再用纯水洗，最后用压缩空气吹干。
所述步骤(3)中熔炼温度为1000-1100℃，完全熔化后保持温度，精炼15min。
所述步骤(4)(6)中，其拉丝过程中的模具延伸率为5％-18％，拉丝速度为3-15m/s。
所述步骤(8)中，其绕丝张力为0.5-20g，绕丝速度为400-800rpm。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及实施例内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采购99.995％银，并制成银片；
(2)制作中间合金，所述中间合金指银-钯中间合金、银-金中间合金、银-铈中间合金、银-铟中间合金中的一种；所述制作中间合金，包括以下步骤：
a.按重量百分比称取99.995％银片99.43％-99.50％，称取钯金、铈、铟0.50-0.57％；
b.保护气体熔炼；
c.在保护气体下，自然冷却；
d.酸洗；
以上步骤制作出一种中间合金，按同样的工艺步骤制作出另外几种中间合金；
(3)竖式熔炼：将步骤③得到的中间合金在化验计算后添加到99.995％的银中，并在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，拉铸，形成合金棒；
(4)拉丝：将熔铸的合金棒在拉丝机上逐步拉细，直至直径70-100μm；
(5)中间退火：先经过超声波清洗机清洗残留润滑剂，再退火，退火温度为300-600℃，退火速度为6.2m/s；
(6)再拉丝：再在细拉机上拉至所需直径；
(7)退火：将拉丝后所得的合金线装在压力为0.2-0.4MPa，水温为40-80℃的高压水清洗系统中进行清洗；退火温度为300-600℃，退火速度为62m/min，退火后进行表面处理；表面处理即：在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成，能在键合合金丝表面形成一层很薄很致密的保护层；
(8)分卷：将键合合金丝缠绕于成品线轴；
(9)真空包装。
2.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)和步骤(7)之前还包括将拉丝后所得的合金线装在压力为0.2-0.4MPa，水温为40-80℃的超声波高压水清洗系统中进行清洗。
3.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中退火后的表面处理指在键合合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成；上述制备方法所制得的键合合金丝的成分和重量百分比含量如下：钯2-3％，金0.3-0.7％，铈0.003-0.007％，铟0.005-0.01％，其余为银，银的纯度≥99.99wt％。
4.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度精炼10min。
5.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中酸洗过程指将生成的中间合金先用纯水冷却，然后放到烧杯中并加入浓盐酸，将烧杯放到电炉上加热15min，煮完后再用纯水洗，最后用压缩空气吹干。
6.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中熔炼温度为1000-1100℃，完全熔化后保持温度，精炼15min。
7.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)、(6)中，其拉丝过程中的模具延伸率为5％-18％，拉丝速度为3-15m/s。
8.根据权利要求1所述的一种键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(8)中，其绕丝张力为0.5-20g，绕丝速度为400-800rpm。
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