CN112376090A - 一种铜基镀钯镍合金键合丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜基镀钯镍合金键合丝的制备方法：1)将6N高纯铜采用真空合金铸锭炉合金化铸锭，将铸锭放入真空熔炼惰性气体保护拉铸炉内拉出成8mm铸棒，将铸棒冷拉至0.1mm，得丝材；2)将丝材进行退火、碱洗除油以及酸洗活化，得预电镀丝；3)将预电镀丝置入钯镍电镀液中进行电镀，得电镀原丝；4)将电镀后的电镀原丝进行水洗‑原丝退火‑拉丝‑拉丝退火‑卷装，即得。本发明制备的铜基镀钯镍合金键合丝相比于镀纯镍铜基键合丝的焊接性能好，不容易受封料中卤素的侵蚀，且镀层晶粒更细更致密，延展性好，第一键合点球型更规则，结合力强，电流效率高，减弱了阴极析氢，避免镀层发生氢脆而出现裂纹等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及键合丝的制备，尤其涉及一种铜基镀钯镍合金键合丝的制备方法。
背景技术
键合铜丝是一种常规键合丝，由于铜良好的导电导热性被广泛使用。但由于裸铜丝容易被氧化腐蚀，限制了应用范围。通常在其表面设置一层镀层以增加其性能。镀钯铜基键合丝可以提高键合铜丝的耐氧化耐腐蚀性，提高二焊结合力等优势。但钯镀层和铜之间的相容性差，层间结合力差导致镀钯铜丝在生产及使用过程中存在镀层剥离脱落或弯曲起皮等现象，影响其应用。目前随着引线框架镀层越来越多的使用钯镍合金镀层，镀钯镍合金铜丝与引线框架引脚的二焊点可以实现同材质焊接，结合可靠性更高。
发明内容
本发明针对现有镀钯铜基键合丝中钯镀层和铜相容性差的问题，提供一种铜基镀钯镍合金键合丝的制备方法，其步骤如下：
1)将6N高纯铜采用真空合金铸锭炉合金化铸锭，将铸锭放入真空熔炼惰性气体保护拉铸炉内拉出成8mm铸棒，将铸棒冷拉至0.1mm，得丝材；
2)将步骤1)所得丝材进行退火、碱洗除油以及酸洗活化，得预电镀丝；
3)将步骤2)所得预电镀丝置入钯镍电镀液中进行电镀，得电镀原丝，所述钯镍电镀液的组成如下：Pd(NH3)2Cl212-45g/L，Ni(NH3)2Cl25-20g/L，NH4Cl 30g/L，柠檬酸铵10g/L，Na3BO315g/L和GeO20.1-1000mg/L，用氨水调节pH为8.5-9；
4)将步骤3)电镀后的电镀原丝进行水洗-原丝退火-拉丝-拉丝退火-卷装，即得。
在上述方法中，步骤2)退火温度为500-650℃，速度为47-94m/min，碱洗所用碱液为0.4wt％的NaOH溶液，碱洗速度为5-20m/min，酸洗所用酸液为10wt％的HCl溶液，酸洗速度为5-20m/min；步骤3)电镀温度为25-30℃，电流密度为1-2A/dm3；步骤4)中原丝退火温度为550-650℃，速度为47-94m/min，拉丝退火温度为400-550℃，速度为47-94m/min。
采用本发明方法可制备出镀层厚度为30-60nm的铜基镀钯镍合金键合丝，镀层中含锗2-4ppm、镍20-40wt％以及余量的钯。
本发明的有益效果是：本发明制备的铜基镀钯镍合金键合丝相比于镀纯镍铜基键合丝的焊接性能好，不容易受封料中卤素的侵蚀，且镀层晶粒更细更致密，延展性好，第一键合点球型更规则，结合力强，电流效率高，减弱了阴极析氢，避免镀层发生氢脆而出现裂纹等缺陷。
附图说明
图1为实施例1所得键合丝的截面放大图；
图2为纯钯镀层铜基键合丝的截面放大图；
图3为实施例1所得键合丝180°弯曲处的截面100倍放大图；
图4为纯钯镀层铜基键合丝180°弯曲处的截面100倍放大图；
图5为实施例1所得键合丝180°弯曲处的截面1000倍放大图；
图6为纯钯镀层铜基键合丝180°弯曲处的截面1000倍放大图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种铜基镀钯镍合金键合丝，镀层厚度为30nm，镀层中含锗4ppm，含镍40wt％，剩余为钯。
本实施例铜基镀钯镍合金键合丝得我制备方法为：
1)将6N高纯铜采用真空合金铸锭炉合金化铸锭，将铸锭放入真空熔炼惰性气体保护拉铸炉内拉出成8mm铸棒，将铸棒冷拉至0.1mm，得丝材；
2)将步骤1)所得丝材在650℃、94m/min下进行退火，然后在0.4wt％的NaOH溶液中以5m/min的速度进行碱洗除油，最后在10wt％的HCl溶液中以20m/min的速度进行酸洗活化，得预电镀丝；
3)将步骤2)所得预电镀丝置入钯镍电镀液中进行电镀，电镀温度为30℃，电流密度为1A/dm3，得电镀原丝，钯镍电镀液的组成如下：Pd(NH3)2Cl245g/L，Ni(NH3)2Cl215g/L，NH4Cl 30g/L，柠檬酸铵10g/L，Na3BO315g/L和GeO21000mg/L，用氨水调节pH为8.5；
4)将步骤3)电镀后的电镀原丝进行水洗-原丝退火-拉丝-拉丝退火-卷装，即得。
实施例2
一种铜基镀钯镍合金键合丝，镀层厚度为60nm，镀层中含锗2ppm，含镍20wt％，剩余为钯。
本实施例铜基镀钯镍合金键合丝得我制备方法为：
1)将6N高纯铜采用真空合金铸锭炉合金化铸锭，将铸锭放入真空熔炼惰性气体保护拉铸炉内拉出成8mm铸棒，将铸棒冷拉至0.1mm，得丝材；
2)将步骤1)所得丝材在500℃、47m/min下进行退火，然后在0.4wt％的NaOH溶液中以20m/min的速度进行碱洗除油，最后在10wt％的HCl溶液中以5m/min的速度进行酸洗活化，得预电镀丝；
3)将步骤2)所得预电镀丝置入钯镍电镀液中进行电镀，电镀温度为25℃，电流密度为2A/dm3，得电镀原丝，钯镍电镀液的组成如下：Pd(NH3)2Cl212g/L，Ni(NH3)2Cl25g/L，NH4Cl 30g/L，柠檬酸铵10g/L，Na3BO315g/L和GeO2100mg/L，用氨水调节pH为9；
4)将步骤3)电镀后的电镀原丝进行水洗-原丝退火-拉丝-拉丝退火-卷装，即得。
将实施例1和2铜基镀钯镍合金键合丝与镀层厚度为30nm的纯钯镀层铜基键合丝进行相关性能检测，如表1所示。
表1.纯钯镀层铜基键合丝与实施例1、2所得铜基镀钯镍合金键合丝性能检测
图1为实施例1所得键合丝的截面放大图，图2为纯钯镀层铜基键合丝的截面放大图，从图中可以看出，实施例1所得键合丝的镀层更加均匀，纯钯镀层铜基键合丝的表面毛刺较多。
图3为实施例1所得键合丝180°弯曲处的截面100倍放大图，图4为纯钯镀层铜基键合丝180°弯曲处的截面100倍放大图，可以看出图3中键合丝的镀层弯曲后仅外沿变薄但未脱离，但图4中可看出镀层与基材发生了明显的剥离，甚至出现了应力集中点，有脱落的趋势。
图5为实施例1所得键合丝180°弯曲处的截面1000倍放大图，图6为纯钯镀层铜基键合丝180°弯曲处的截面1000倍放大图，可以看出图3中表面较为均匀，图6中表面有较为明显的片层状断裂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (5)
1.一种铜基镀钯镍合金键合丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将6N高纯铜采用真空合金铸锭炉合金化铸锭，将铸锭放入真空熔炼惰性气体保护拉铸炉内拉出成8mm铸棒，将铸棒冷拉至0.1mm，得丝材；
2)将步骤1)所得丝材进行退火、碱洗除油以及酸洗活化，得预电镀丝；
3)将步骤2)所得预电镀丝置入钯镍电镀液中进行电镀，得电镀原丝，所述钯镍电镀液的组成如下：Pd(NH3)2Cl212-45g/L，Ni(NH3)2Cl25-20g/L，NH4Cl 30g/L，柠檬酸铵10g/L，Na3BO315g/L和GeO20.1-1000mg/L，用氨水调节pH为8.5-9；
4)将步骤3)电镀后的电镀原丝进行水洗-原丝退火-拉丝-拉丝退火-卷装，即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，退火温度为500-650℃，速度为47-94m/min；碱洗所用碱液为0.4wt％的NaOH溶液，碱洗速度为5-20m/min；酸洗所用酸液为10wt％的HCl溶液，酸洗速度为5-20m/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)电镀温度为25-30℃，电流密度为1-2A/dm3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中原丝退火温度为550-650℃，速度为47-94m/min；拉丝退火温度为400-550℃，速度为47-94m/min。
5.一种铜基镀钯镍合金键合丝，采用如权利要求1-4任一项所述的方法制得，其特征在于，所述铜基镀钯镍合金键合丝的镀层厚度为30-60nm，镀层组成为：锗2-4ppm、镍20-40wt％以及余量的钯。
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|---|---|---|---|---|
| CN115161739A (zh) * | 2021-04-01 | 2022-10-11 | 泰州俊宇不锈钢材料有限公司 | 一种用于特种合金微丝表面涂覆防腐加工工艺 |
| US11721660B2 (en) | 2021-06-25 | 2023-08-08 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor devices |
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| US11721660B2 (en) | 2021-06-25 | 2023-08-08 | Nippon Micrometal Corporation | Bonding wire for semiconductor devices |
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