CN109767991B - 一种高金合金键合丝的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高金合金键合丝的制备方法，所述方法包括制备成高金合金铸棒，再制成铸态高金合金母线，将母线拉制成1mm左右的高金合金丝，经热处理后，再经精密拉拔、热处理、清洗后制成不同规格的高金合金键合丝。本发明制备出来的高金合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性、优异的耐腐蚀性、高导电和导热性、高强度和良好的塑性。能够适应电子封装高性能、多功能、微型化的需求。

Description

一种高金合金键合丝的制备方法

技术领域

本发明涉及键合丝技术领域，具体涉及一种高金合金键合丝的制备方法。

背景技术

键合丝(bonding wire，又称键合线)是连接芯片与外部封装基板(substrate)和/或多层线路板(PCB)的主要连接方式。键合丝的发展趋势，从产品方向上，主要是线径细微化、高车间寿命(floor life)以及高线轴长度；从化学成分上，主要有铜线(包括裸铜线、镀钯铜线、闪金镀钯铜线)在半导体领域大幅度取代金线，而银线和银合金线在LED以及部分IC封装应用上取代金线。

然而，目前报道的键合丝，大多数关注于改善铜合金键合丝的抗氧化性能和强度，没有一种能够改善铜合金键合丝的所有主要缺点，包括抗氧化性、耐腐蚀性和高硬度。有的改善其抗氧化性，且强度也较高；但塑性较差，不能连续拉成细丝，同时耐腐蚀性也较差，因此其键合可靠性较差。可能主要是现有技术的铜合金键合丝只考虑添加合金元素来改善抗氧化性和提高强度，没有考虑添加元素来提高耐腐蚀性和键合可靠性，也没有从微观结构和合金成分综合考虑。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种高金合金键合丝的制备方法，制备出来的高金合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性、优异的耐腐蚀性、高导电和导热性、高强度和良好的塑性。能够适应电子封装高性能、多功能、微型化的需求。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种高金合金键合丝的制备方法，所述方法包括以下步骤，

1)将80％5N高纯金和20％4N纯银在真空合金熔炼炉中，抽低真空至1.1-0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，充入5N高纯氩气；在进行抽低真空至1.1-0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，进行两次高纯氩气洗炉过冲，使得真空腔内纯净后，充入高纯氩至-0.05Mpa后，关闭真空泵，开始加温；

2)用5-8安培输出电流升温，3-6分钟后将输出电流调整到8-10.5安培，当电流达到9-12安培后，石墨坩埚内溶液熔化，搅拌3-8分钟，使金和银原料充分固溶形成合金材料，静置10分钟后，停止加热；待金银合金冷却后取出金银合金备用；

3)将制作好的金银合金放入真空连铸炉石墨坩埚内，将钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌一并加入；盖上炉盖，进行抽真空；抽低真空至1.1-0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，充入高纯氩至0.03-0.05Mpa后，开始加温；预设温度为1050-1260度；经过搅拌，静置再搅拌等精炼工艺后，用30mm-100mm/min速度进行连续拉铸成8mm棒材；

4)将拉铸好的8mm高金合金棒通过拉机拉制成多种所需要的成品直径；

5)将通过所述步骤4)制得的成品按照需求进行退火工艺改变线材的机械性能；

6)将退火工序合格后的成品进行绕线，按照要求可以绕制为多种长度的产品；

7)将绕制好的高金合金键合丝包装盒内，放入干燥剂，用塑料袋进行抽真空包装。

优选的，所述所述步骤4)中的拉机包括拉制成品直径为8mm-1.0mm的粗拉机、拉制成品直径为1.0mm-0.261mm的中拉机，拉制成品直径为0.261mm-0.048mm的细拉机和拉制成品直径为0.048mm-0.030的超细拉机。

优选的，所述步骤5)中的退火工艺的退火温度控制在400℃-600℃，张力控制在10g-30g，速度为150-220rpm。

优选的，所述步骤6)中绕线张力控制在2g-20g，绕线速度控制在500-700rpm。

优选的，所述步骤6)中所述多种长度为500m、1000m、2000m三种长度。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的高金合金键合丝的组成原料包括金、银、钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌等微量金属材料。其主要组成键合丝的材料成分重量百分比为：金含量为：70％-72％、银含量为28％-30％。提取纯度大于99.999％的高纯金，制备成高金合金铸棒，再制成铸态高金合金母线，将母线拉制成1mm左右的高金合金丝，经热处理后，再经精密拉拔、热处理、清洗后制成不同规格的高金合金键合丝；原料配比和冶炼技术新颖，独特的高金合金制作技术及方法；领先的拉拔工艺、退火复绕技术。制备出的高金合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性、优异的耐腐蚀性、高导电和导热性、高强度和良好的塑性；产品价格相对低廉，可替代昂贵的纯金类键合丝，能够适应电子封装高性能、多功能、微型化的需求。

具体实施方式

以下将通过实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例一

一种高金合金键合丝的制备方法，所述方法包括以下步骤，

1)将80％5N高纯金和20％4N纯银在真空合金熔炼炉中，抽低真空至1.0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.0Mpa后，充入5N高纯氩气；在进行抽低真空至1.1-0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.0Mpa后，进行两次高纯氩气洗炉过冲，使得真空腔内纯净后，充入高纯氩至-0.05Mpa后，关闭真空泵，开始加温；

2)用5安培输出电流升温，3分钟后将输出电流调整到8安培，当电流达到9安培后，石墨坩埚内溶液熔化，搅拌3分钟，使金和银原料充分固溶形成合金材料，静置10分钟后，停止加热；待金银合金冷却后取出金银合金备用；

3)将制作好的金银合金放入真空连铸炉石墨坩埚内，将钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌一并加入；盖上炉盖，进行抽真空；抽低真空至1.0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.0Mpa后，充入高纯氩至0.03Mpa后，开始加温；预设温度为1050度；经过搅拌，静置再搅拌等精炼工艺后，用30mm/min速度进行连续拉铸成8mm棒材；

4)将拉铸好的8mm高金合金棒通过拉机拉制成多种所需要的成品直径；

5)将通过所述步骤4)制得的成品按照需求进行退火工艺改变线材的机械性能；退火工艺的退火温度控制在400℃，张力控制在10g，速度为150rpm；

6)将退火工序合格后的成品进行绕线，按照要求可以绕制为多种长度的产品，绕线张力控制在2g，绕线速度控制在500rpm；

7)将绕制好的高金合金键合丝包装盒内，放入干燥剂，用塑料袋进行抽真空包装。

所述所述步骤4)中的拉机包括拉制成品直径为8mm-1.0mm的粗拉机、拉制成品直径为1.0mm-0.261mm的中拉机，拉制成品直径为0.261mm-0.048mm的细拉机和拉制成品直径为0.048mm-0.030的超细拉机。

所述步骤6)中所述多种长度为500m、1000m、2000m三种长度。

实施例二

一种高金合金键合丝的制备方法，所述方法包括以下步骤，

1)将80％5N高纯金和20％4N纯银在真空合金熔炼炉中，抽低真空至0.8Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.8Mpa后，充入5N高纯氩气；在进行抽低真空至0.8Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.8Mpa后，进行两次高纯氩气洗炉过冲，使得真空腔内纯净后，充入高纯氩至-0.05Mpa后，关闭真空泵，开始加温；

2)用6安培输出电流升温，4分钟后将输出电流调整到9安培，当电流达到10安培后，石墨坩埚内溶液熔化，搅拌4分钟，使金和银原料充分固溶形成合金材料，静置10分钟后，停止加热；待金银合金冷却后取出金银合金备用；

3)将制作好的金银合金放入真空连铸炉石墨坩埚内，将钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌一并加入；盖上炉盖，进行抽真空；抽低真空至0.8Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.8Mpa后，充入高纯氩至0.03Mpa后，开始加温；预设温度为1100度；经过搅拌，静置再搅拌等精炼工艺后，用40mm/min速度进行连续拉铸成8mm棒材；

4)将拉铸好的8mm高金合金棒通过拉机拉制成多种所需要的成品直径；

5)将通过所述步骤4)制得的成品按照需求进行退火工艺改变线材的机械性能；退火工艺的退火温度控制在500℃，张力控制在30g，速度为220rpm；

6)将退火工序合格后的成品进行绕线，按照要求可以绕制为多种长度的产品，绕线张力控制在10g，绕线速度控制在600rpm；

7)将绕制好的高金合金键合丝包装盒内，放入干燥剂，用塑料袋进行抽真空包装。

所述所述步骤4)中的拉机包括拉制成品直径为8mm-1.0mm的粗拉机、拉制成品直径为1.0mm-0.261mm的中拉机，拉制成品直径为0.261mm-0.048mm的细拉机和拉制成品直径为0.048mm-0.030的超细拉机。

所述步骤6)中所述多种长度为500m、1000m、2000m三种长度。

实施例三

一种高金合金键合丝的制备方法，所述方法包括以下步骤，

1)将80％5N高纯金和20％4N纯银在真空合金熔炼炉中，抽低真空至0.6Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.2Mpa后，充入5N高纯氩气；在进行抽低真空至0.6Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.2Mpa后，进行两次高纯氩气洗炉过冲，使得真空腔内纯净后，充入高纯氩至-0.05Mpa后，关闭真空泵，开始加温；

2)用8安培输出电流升温，4分钟后将输出电流调整到10安培，当电流达到12安培后，石墨坩埚内溶液熔化，搅拌8分钟，使金和银原料充分固溶形成合金材料，静置10分钟后，停止加热；待金银合金冷却后取出金银合金备用；

3)将制作好的金银合金放入真空连铸炉石墨坩埚内，将钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌一并加入；盖上炉盖，进行抽真空；抽低真空至0.6Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至3.2Mpa后，充入高纯氩至0.05Mpa后，开始加温；预设温度为1200度；经过搅拌，静置再搅拌等精炼工艺后，用80mm/min速度进行连续拉铸成8mm棒材；

4)将拉铸好的8mm高金合金棒通过拉机拉制成多种所需要的成品直径；

5)将通过所述步骤4)制得的成品按照需求进行退火工艺改变线材的机械性能；退火工艺的退火温度控制在400℃，张力控制在30g，速度为220rpm；

6)将退火工序合格后的成品进行绕线，按照要求可以绕制为多种长度的产品，绕线张力控制在15g，绕线速度控制在700rpm；

7)将绕制好的高金合金键合丝包装盒内，放入干燥剂，用塑料袋进行抽真空包装。

所述所述步骤4)中的拉机包括拉制成品直径为8mm-1.0mm的粗拉机、拉制成品直径为1.0mm-0.261mm的中拉机，拉制成品直径为0.261mm-0.048mm的细拉机和拉制成品直径为0.048mm-0.030的超细拉机。

所述步骤6)中所述多种长度为500m、1000m、2000m三种长度。

本发明的有益效果是：本发明的高金合金键合丝的组成原料包括金、银、钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌等微量金属材料。其主要组成键合丝的材料成分重量百分比为：金含量为：70％-72％、银含量为28％-30％。提取纯度大于99.999％的高纯金，制备成高金合金铸棒，再制成铸态高金合金母线，将母线拉制成1mm左右的高金合金丝，经热处理后，再经精密拉拔、热处理、清洗后制成不同规格的高金合金键合丝；原料配比和冶炼技术新颖，独特的高金合金制作技术及方法；领先的拉拔工艺、退火复绕技术。制备出的高金合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性、优异的耐腐蚀性、高导电和导热性、高强度和良好的塑性；产品价格相对低廉，可替代昂贵的纯金类键合丝，能够适应电子封装高性能、多功能、微型化的需求。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (5)

1.一种高金合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，

1）将80%5N高纯金和20%4N纯银在真空合金熔炼炉中，抽低真空至1.1-0Mpa 后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，充入5N高纯氩气；在进行抽低真空至1.1-0Mpa后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，进行两次高纯氩气洗炉过冲，使得真空腔内纯净后，充入高纯氩至-0.05Mpa后，关闭真空泵，开始加温；

2）用5-8安培输出电流升温，3-6分钟后将输出电流调整到8-10.5安培，当电流达到9-12安培后，石墨坩埚内溶液熔化，搅拌3-8分钟，使金和银原料充分固溶形成合金材料，静置10分钟后，停止加热；待金银合金冷却后取出金银合金备用；

3）将制作好的金银合金放入真空连铸炉石墨坩埚内，将钴、铜、铁、铂、钯、锡、锌一并加入；盖上炉盖，进行抽真空；抽低真空至1.1-0Mpa 后打开扩散泵加温半小时，抽高真空至4.7-3Mpa后，充入高纯氩至0.03-0.05Mpa后，开始加温；预设温度为1050-1260度；经过搅拌，静置再搅拌精炼工艺后，用30mm-100mm/min速度进行连续拉铸成8mm棒材；

4）将拉铸好的8mm高金合金棒通过拉机拉制成多种所需要的成品直径；

5）将通过所述步骤4）制得的成品按照需求进行退火工艺改变线材的机械性能；

6）将退火工序合格后的成品进行绕线，按照要求可以绕制为多种长度的产品；

7）将绕制好的高金合金键合丝包装盒内，放入干燥剂，用塑料袋进行抽真空包装。

2.根据权利要求1所述的一种高金合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中的拉机包括拉制成品直径为8mm-1.0mm的粗拉机、拉制成品直径为1.0mm-0.261mm的中拉机，拉制成品直径为0.261mm-0.048mm的细拉机和拉制成品直径为0.048mm-0.030的超细拉机。

3.根据权利要求1所述的一种高金合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中的退火工艺的退火温度控制在400℃-600℃，张力控制在10g-30g，速度为150-220rpm。

4.根据权利要求1所述的一种高金合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中绕线张力控制在2g-20g，绕线速度控制在500-700rpm。

5.根据权利要求4所述的一种高金合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中所述多种长度为500m、1000m、2000m三种长度。