CN112680618A - 一种led键合金线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED键合金线的制备方法，通过优化合金成分组合及工艺，制造一种拥有良好性能的用于LED封装的键合金线，采用包金的工艺，利用银提升金线的中心强度，配合脉冲电流，解决了金线加工过程中加工硬化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种LED键合金线的制备方法。
背景技术
发光二极管简称为LED，发光二极管可高效地将电能转化为光能，在现代社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。LED产品的制造离不开LED封装，引线键合以其工艺简单、技术成熟、成本低廉、适合多种封装形式的特点，在LED封装中依然是主流技术。随着微电子产业的逐步向高集成度发展，对封装技术的要求越来越高，高密度、小型化、适应高发热是未来的发展方向。与此同事，对键合引线的要求也越来越高，高密度、高热导率、低弧度、超细直径的键合引线成为了配套产业链研发的重点。键合金线因其耐腐蚀性好、可靠性高，在封装行业的中高端产品中广泛使用。
但金线的生产成本高，金丝的生产是用拉丝机不断拉细，在拉细过程中细丝会出现加工硬化，使金属进一步变形的阻力增大。一般超细金丝的直径最细只有8μm，对应的拉断力最小只有1.5 g，特别是直径30μm 以下的金丝，在生产过程中容易拉断，形成废品进一步提升金线生产的成本。
目前，为了提高材料的强度和加工性能，通常通过添加微量元素来细化晶粒和强化合金。金丝中的添加元素趋向于多元化、微量化发展。微量添加元素对金丝的性能有重大影响，对键合性能和成品率起着决定性的作用例如：中国专利文件CN102127663A，公开了一种键合金丝及其制备方法，提供一种具有高强度、低长弧度、产品成材率高、收线轴的缠绕长度长的键合金丝，采用的材料配方为：Be 0.0005%~ 0.001%，Ce 0.001%~0.003%，Cu或Ge0.0008%~ 0.002%质量分数，其余为Au（≥99.996%）。以及，中国专利文件CN102121077A提供了一种键合金丝的制备方法，具有高强度、低长弧度的优点，有效满足半导体行业对键合金丝的需要，采用的材料配方为：Ca 0.0003% ~0.0008%，Cu 0.002%~0.004%，Ge 0.0005%~0.0015%，Au（≥99.996%）。
此外，在键合金丝中添加微量的W、Re、Pt、Y、Mg、Ir、La等，可使丝材具有更佳的强度与塑性，但是在实际应用中微量元素的添加量要严格控制，不能超出添加范围，否则一方面达不到提升塑性的目的，也会使生产成本进一步提高。因此，单存的添加微量元素已经不是解决金线加工过程中加工硬化的最佳途径。
发明内容
本发明目的在于提供一种LED键合金线的制备方法，通过优化合金成分组合及工艺，制造一种拥有良好性能的用于LED封装的键合金线。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种LED键合金线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用高纯度黄金板轧制成薄金片；
S2：将高纯银进行熔炼，铸锭成银棒；
S3：制作中间合金，所述中间合金为铂-金中间合金或铼-金中间合金，所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：
A：按重量百分比称取薄金片99.51%~99.60%，称取铂或铼0.40%~0.49%；
B：将薄金片同铂或铼放入坩埚中，真空熔炼；
C：合金液倒入石墨锭模中冷却成形；
D：酸洗；
S4：将S3制作的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，并注入放有S2制成银棒的圆柱形模具中，熔铸成形；待冷却后轧制成直径为0.5cm的金棒；
S5：将步骤S4轧制成形的金棒去头尾，在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径，在拉丝过程中，金线穿过脉冲电流；
S6：退火处理，温度为300~550℃，退火速度为0.3~1.2m/s，退火后进行表面处理；
S7：将键合金丝缠绕于收线轴，绕线制卷。
进一步的，所述步骤S3中真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度10min。
进一步的，所述步骤S4中熔炼温度为1100~1200℃，完全熔化后保持温度15min。
进一步的，所述步骤S5中，其拉丝过程中的模具延伸率为5%~18%，拉丝速度为3~15m/s。
进一步的，所述步骤S7中，其绕丝张力为5~20g，绕丝速度为400~800rpm。 采用高频炉真空保护多次熔炼，熔炼温度为1200℃~1400℃，并在此温度精炼30min。
采用氩气作为退火气氛，退火温度为300~550℃，退火炉有效长度为600~800mm，退火速率为0.3~1.2m/s。
退火后的表面处理，采用高分子化合物由10%表面活性剂、10%无水乙醇及80%双蒸水组成。
高纯金纯度为99.999wt%，用纯度为99.99wt%的金电解提纯。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
1.本发明优选了合金组分，使金合金有更高的可塑性；
2.优化了制造工艺，采用包金的工艺，利用银提升金线的中心强度，配合脉冲电流，解决了金线加工过程中加工硬化的问题。
具体实施方式
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种LED键合金线的制备方法，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种LED键合金线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用高纯度黄金板轧制成薄金片；
S2：将高纯银进行熔炼，铸锭成银棒；
S3：制作中间合金，所述中间合金为铂-金中间合金或铼-金中间合金，所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：
A：按重量百分比称取薄金片99.51%，称取铂或铼0.49%；
B：将薄金片同铂或铼放入坩埚中，真空熔炼；
C：合金液倒入石墨锭模中冷却成形；
D：酸洗；
S4：将S3制作的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，并注入放有S2制成银棒的圆柱形模具中，熔铸成形；待冷却后轧制成直径为0.5cm的金棒；
S5：将步骤S4轧制成形的金棒去头尾，在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径，在拉丝过程中，金线穿过脉冲电流；
S6：退火处理，温度为550℃，退火速度为1.2m/s，退火后进行表面处理；
S7：将键合金丝缠绕于收线轴，绕线制卷。
实施例2
一种LED键合金线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用高纯度黄金板轧制成薄金片；
S2：将高纯银进行熔炼，铸锭成银棒；
S3：制作中间合金，所述中间合金为铂-金中间合金或铼-金中间合金，所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：
A：按重量百分比称取薄金片99.60%，称取铂或铼0.40%；
B：将薄金片同铂或铼放入坩埚中，真空熔炼；
C：合金液倒入石墨锭模中冷却成形；
D：酸洗；
S4：将S3制作的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，并注入放有S2制成银棒的圆柱形模具中，熔铸成形；待冷却后轧制成直径为0.5cm的金棒；
S5：将步骤S4轧制成形的金棒去头尾，在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径，在拉丝过程中，金线穿过脉冲电流；
S6：退火处理，温度为550℃，退火速度为1.2m/s，退火后进行表面处理；
S7：将键合金丝缠绕于收线轴，绕线制卷。
实施例3
一种LED键合金线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用高纯度黄金板轧制成薄金片；
S2：将高纯银进行熔炼，铸锭成银棒；
S3：制作中间合金，所述中间合金为铂-金中间合金或铼-金中间合金，所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：
A：按重量百分比称取薄金片99.55%，称取铂或铼0.45%；
B：将薄金片同铂或铼放入坩埚中，真空熔炼；
C：合金液倒入石墨锭模中冷却成形；
D：酸洗；
S4：将S3制作的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，并注入放有S2制成银棒的圆柱形模具中，熔铸成形；待冷却后轧制成直径为0.5cm的金棒；
S5：将步骤S4轧制成形的金棒去头尾，在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径，在拉丝过程中，金线穿过脉冲电流；
S6：退火处理，温度为550℃，退火速度为1.2m/s，退火后进行表面处理；
S7：将键合金丝缠绕于收线轴，绕线制卷。
按照值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种LED键合金线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用高纯度黄金板轧制成薄金片；
S2：将高纯银进行熔炼，铸锭成银棒；
S3：制作中间合金，所述中间合金为铂-金中间合金或铼-金中间合金，所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：
A：按重量百分比称取薄金片99.51%~99.60%，称取铂或铼0.40%~0.49%；
B：将薄金片同铂或铼放入坩埚中，真空熔炼；
C：合金液倒入石墨锭模中冷却成形；
D：酸洗；
S4：将S3制作的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，并注入放有S2制成银棒的圆柱形模具中，熔铸成形；待冷却后轧制成直径为0.5cm的金棒；
S5：将步骤S4轧制成形的金棒去头尾，在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径，在拉丝过程中，金线穿过脉冲电流；
S6：退火处理，温度为300~550℃，退火速度为0.3~1.2m/s，退火后进行表面处理；
S7：将键合金丝缠绕于收线轴，绕线制卷。
2.根据权利要求1所述的LED键合金线的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度10min。
3.根据权利要求1所述的LED键合金线的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中熔炼温度为1100~1200℃，完全熔化后保持温度15min。
4.根据权利要求1所述的LED键合金线的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，其拉丝过程中的模具延伸率为5%~18%，拉丝速度为3~15m/s。
5.根据权利要求1所述的LED键合金线的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中，其绕丝张力为5~20g，绕丝速度为400~800rpm。
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