CN113584354A - 一种键合铝合金丝及其制备方法 - Google Patents

一种键合铝合金丝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113584354A
CN113584354A CN202110887185.2A CN202110887185A CN113584354A CN 113584354 A CN113584354 A CN 113584354A CN 202110887185 A CN202110887185 A CN 202110887185A CN 113584354 A CN113584354 A CN 113584354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum alloy
alloy wire
wire
heating
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110887185.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113584354B (zh
Inventor
周钢
范传勇
张知行
马锦铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghang Zijin Jiabo Electronic New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghang Zijin Jiabo Electronic New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghang Zijin Jiabo Electronic New Material Technology Co ltd filed Critical Shanghang Zijin Jiabo Electronic New Material Technology Co ltd
Priority to CN202110887185.2A priority Critical patent/CN113584354B/zh
Publication of CN113584354A publication Critical patent/CN113584354A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113584354B publication Critical patent/CN113584354B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/02—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working in inert or controlled atmosphere or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/49—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions wire-like arrangements or pins or rods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种键合铝合金丝及其制备方法，涉及键合用合金丝领域，包括铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：银：2.3～5.8wt％；铂：1.2～4.04wt％；钯：0.13～0.85wt％；锂：0.01～0.001wt％；铈：0.001～0.005wt％；镁：1～30ppm；铟：0.015～0.080wt％；锌：0.00035～0.00090wt％；铍：0.00055～0.00145wt％；余量为铝和不可避免杂质元素，所述铝合金丝通过熔铸、拉丝、退火制成，所述拉丝过程中对铝合金丝线采取特定的超声处理；通过本发明的制备方法制得的键合铝合金丝，具有良好延展性能的铝合金材料，保证了键合铝线拉丝过程在不会断裂；有效的防止键合铝合金线退火过程中表面出现被氧化，提高了铝合金丝延伸率和断裂载荷，改善了铝线的抗疲劳性。

Description

一种键合铝合金丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及键合用合金丝领域，具体涉及一种键合铝合金丝及其制备方法。
背景技术
键合是集成电路生产中的一步重要工序，是把电路芯片与引线框架连接起来的操作，因此，引线连接的好坏直接影响器件制造的成品率和器件的稳定性。
随着电路和功率半导体器件的广泛应用发展，由于铝键合丝比金丝便宜，为了降低成本，铝键合丝被广泛应用，铝键合丝在电路中连接需要通过测试，以确保铝键合丝可以经受住高温贮存、温度冲击、机械振动的考验，确保电路的稳定性。
为此我们提出一种键合铝合金丝及其制备方法，与传统的键合铝丝相比，本发明比传统的键合铝丝相比具有更优良的机械特性，在降低生产成本的同时不影响性能，解决现有键合铝线存在的缺点和不足。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种键合铝合金丝及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种键合铝合金丝，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：2.3～5.8wt％；
铂：1.2～4.04wt％；
钯：0.13～0.85wt％；
锂：0.01～0.001wt％；
铈：0.001～0.005wt％；
镁：1～30ppm；
铟：0.015～0.080wt％；
锌：0.00035～0.00090wt％；
铍：0.00055～0.00145wt％；
余量为铝和不可避免杂质元素；
所述铝合金丝通过熔铸、拉丝、退火制成，所述拉丝过程中对铝合金丝线采取特定的超声处理。
优选的，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：3.2～4.6wt％；
铂：2.1～3.65wt％；
钯：0.35～0.68wt％；
锂：0.03～0.007wt％；
铈：0.002～0.004wt％；
镁：10～20ppm；
铟：0.025～0.060wt％；
锌：0.0010～0.0005wt％；
铍：0.00085～0.0012wt％；
余量为铝和不可避免杂质元素。
优选的，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：4.1wt％；
铂：2.9wt％；
钯：0.49wt％；
锂：0.05wt％；
铈：0.003wt％；
镁：15ppm；
铟：0.04～0.05wt％；
锌：0.0020～0.0004wt％；
铍：0.0009～0.0011wt％
余量为铝和不可避免杂质元素。
优选的，所述的键合铝合金丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至800～900℃，升温速率控制为5-10℃/min，第一段升温结束后保温5-10min；再进行第二段升温，第二段升温至900～1100℃，升温速率控制为10～15℃/min，第二段升温结束后同样保温5-10min；再进行第三段升温，第三段升温至1100～1250℃，升温速率控制2～5℃/min，第三段升温结束后保温20～30min，并铸成直径在5～15mm的铝合金棒；
(2)拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在500～800W的超声下间断式处理，每隔15～30s施加超声1～2min，超声处理30～45min，超声处理后将铝合金棒加热至60～85℃后再进行拉丝处理，形成预定线径的铝合金线材；
(3)退火：在保护气体下对合金线材进行退火，退火温度控制在550～655℃，退火速度为60～85m/min，绕线张力2～10g，收线速度60～150rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
优选的，所述拉丝处理的拉丝速度控制为2.0～3.5mm/s。
优选的，所述拉丝速度控制为3.0mm/s。
优选的，所述的拉丝包括粗拉、中拉、细拉、超微细拉伸。
优选的，所述保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成，其中氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气5～1％、氦气10～1％、氩气5～3％以及氮气余量。
优选的，所述氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气2.5％、氦气5％、氩气4％以及氮气88.5％。
优选的，所述步骤(3)中保护气体的流量控制为1.0～3.0L/min。
优选的，所述保护气体的流量控制在2.0L/min。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过特定的组分成分制备得到的具有良好延展性能的铝合金材料，采用了三段阶梯式升温、特殊超声处理方式制备得到的键合铝合金丝拥有优良的机械特性等。
(2)本发明退火工艺采用了氢气、氦气、氩气、氮气混合保护气体，在特定体积比例的氢气、氦气、氩气、氮气下，保证拉丝过程中利用氢气作为保护气体不会发生爆炸，且利用氢气具有还原性，能在退火过程中可以有效的防止键合铝合金线退火过程中表面出现被氧化，有效的保护键合铝合金线。
(3)本发明在特定的退火温度下，保证了键合铝线具有良好的力学性能，本发明中添加了特定定量的镁、银，可以显著使得键合铝合金丝的延伸率和断裂载荷大大提升，保证了键合铝线拉丝过程在不会断裂，从而改善了铝线的抗疲劳性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种键合铝合金丝，铝合金丝按质量含量包括以下表中的化学组成成分：
Figure BDA0003194601100000041
Figure BDA0003194601100000051
本实施例1通过上述质量百分比的各元素制备键合铝合金丝的方法，具体包括以下步骤：
熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至900℃，升温速率控制为10℃/min，第一段升温结束后保温5min；再进行第二段升温，第二段升温至1100℃，升温速率控制为10℃/min，第二段升温结束后同样保温5min；再进行第三段升温，第三段升温至1250℃，升温速率控制2℃/min，第三段升温结束后保温30min，并铸成直径在5mm的铝合金棒；
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在500W的超声下间断式处理，每隔30s施加超声2min，超声处理45min，超声处理后将铝合金棒加热至75℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为2.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材；
退火：在保护气体下对合金线材进行退火，保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成(氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气5％、氦气1％、氩气5％以及氮气余量89％)，保护气体在退火过程中的流量控制为3.0L/min，退火温度控制在620℃，退火速度为65m/min，绕线张力10g，收线速度150rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
实施例2：
一种键合铝合金丝，铝合金丝按质量含量包括以下表中的化学组成成分：
元素 质量百分比/wt％
银 2.3wt％
铂 1.2wt％
钯 0.13wt％
锂 0.01wt％
铈 0.001wt％
镁 1ppm
铟 0.015wt％
锌 0.00035wt％
铍 0.00055wt％
铝和杂质 余量
本实施例2通过上述质量百分比的各元素制备键合铝合金丝的方法，具体包括以下步骤：
熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至870℃，升温速率控制为8℃/min，第一段升温结束后保温8min；再进行第二段升温，第二段升温至1050℃，升温速率控制为14℃/min，第二段升温结束后同样保温7.5min；再进行第三段升温，第三段升温至1150℃，升温速率控制3.5℃/min，第三段升温结束后保温20min，并铸成直径在10mm的铝合金棒；
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在750W的超声下间断式处理，每隔20s施加超声2min，超声处理30min，超声处理后将铝合金棒加热至75℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为2.5mm/s，形成预定线径的铝合金线材；
退火：在保护气体下对合金线材进行退火，保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成(氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气1％、氦气1％、氩气5％以及氮气余量93％)，保护气体在退火过程中的流量控制为1.5L/min，退火温度控制在595℃，退火速度为75m/min，绕线张力4g，收线速度130rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
实施例3：
一种键合铝合金丝，铝合金丝按质量含量包括以下表中的化学组成成分：
元素 质量百分比/wt％
银 3.2wt％
铂 2.1wt％
钯 0.35wt％
锂 0.03wt％
铈 0.002wt％
镁 10ppm
铟 0.003wt％
锌 0.0005wt％
铍 0.0007wt％
铝和杂质 余量
本实施例3通过上述质量百分比的各元素制备键合铝合金丝的方法，具体包括以下步骤：
熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至800℃，升温速率控制为5℃/min，第一段升温结束后保温8min；再进行第二段升温，第二段升温至950℃，升温速率控制为12℃/min，第二段升温结束后同样保温10min；再进行第三段升温，第三段升温至1200℃，升温速率控制3.5℃/min，第三段升温结束后保温30min，并铸成直径在12mm的铝合金棒；
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在650W的超声下间断式处理，每隔20s施加超声1min，超声处理30min，超声处理后将铝合金棒加热至75℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为2.5mm/s，形成预定线径的铝合金线材；
退火：在保护气体下对合金线材进行退火，保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成(氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气2％、氦气8％、氩气5％以及氮气余量85％)，保护气体在退火过程中的流量控制为1.5L/min，退火温度控制在580℃，退火速度为65m/min，绕线张力7g，收线速度120rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
实施例4：
一种键合铝合金丝，铝合金丝按质量含量包括以下表中的化学组成成分：
Figure BDA0003194601100000081
Figure BDA0003194601100000091
本实施例4通过上述质量百分比的各元素制备键合铝合金丝的方法，具体包括以下步骤：
熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至900℃，升温速率控制为5℃/min，第一段升温结束后保温10min；再进行第二段升温，第二段升温至1100℃，升温速率控制为10℃/min，第二段升温结束后同样保温10min；再进行第三段升温，第三段升温至1250℃，升温速率控制5℃/min，第三段升温结束后保温20min，并铸成直径在15mm的铝合金棒；
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在800W的超声下间断式处理，每隔15s施加超声1min，超声处理45min，超声处理后将铝合金棒加热至85℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为2.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材；
退火：在保护气体下对合金线材进行退火，保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成(氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气1％、氦气10％、氩气3％以及氮气86％)，保护气体在退火过程中的流量控制为3.0L/min，退火温度控制在550℃，退火速度为60m/min，绕线张力10g，收线速度60rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
实施例5：
一种键合铝合金丝，铝合金丝按质量含量包括以下表中的化学组成成分：
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
本实施例5通过上述质量百分比的各元素制备键合铝合金丝的方法，具体包括以下步骤：
熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至850℃，升温速率控制为7.5℃/min，第一段升温结束后保温10min；再进行第二段升温，第二段升温至1000℃，升温速率控制为12.5℃/min，第二段升温结束后同样保温5min；再进行第三段升温，第三段升温至1200℃，升温速率控制3℃/min，第三段升温结束后保温25min，并铸成直径在10mm的铝合金棒；
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在700W的超声下间断式处理，每隔20s施加超声1.5min，超声处理40min，超声处理后将铝合金棒加热至70℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为3.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材；
退火：在保护气体下对合金线材进行退火，保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成(氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气2％、氦气5％、氩气4％以及氮气89％)，保护气体在退火过程中的流量控制为2.0L/min，退火温度控制在600℃，退火速度为70m/min，绕线张力8g，收线速度120rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
对比例1：
本对比例1通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
其中对比例1制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例2：
本对比例2通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
Figure BDA0003194601100000111
Figure BDA0003194601100000121
其中本对比例2制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。对比例3：
本对比例3通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
其中对比例3制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例4：
本对比例4通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
本对比例制备4键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例5：
本对比例5通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
其中对比例5制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例6：
本对比例6通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
其中对比例6制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例7：
本对比例7通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
Figure BDA0003194601100000141
Figure BDA0003194601100000151
本对比例7制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例8：
本对比例8通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
其中对比例8制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例9：
本对比例9通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
Figure BDA0003194601100000152
Figure BDA0003194601100000161
其中对比例9制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同。
对比例10：
本对比例10制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同，通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
仅在拉丝处理存在区别，本对比例10拉丝步骤具体为：
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行次声波处理，将铝合金棒置于次声下间断式处理，每隔20s施加次声1.5min，次声处理40min，次声处理后将铝合金棒加热至70℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为3.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材。
对比例11：
本对比例11制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同，通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
元素 质量百分比/wt％
银 4.1wt％
铂 2.9wt％
钯 0.49wt％
锂 0.05wt％
铈 0.003wt％
镁 15ppm
铟 0.05wt％
锌 0.0006wt％
铍 0.001wt％
铝和杂质 余量
仅在拉丝处理存在区别，本对比例11拉丝步骤具体为：
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在200W的超声下间断式处理，每隔20s施加超声1.5min，超声处理40min，超声处理后将铝合金棒加热至70℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为3.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材。
对比例12：
本对比例12制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同，通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
Figure BDA0003194601100000171
Figure BDA0003194601100000181
仅在拉丝处理存在区别，本对比例11拉丝步骤具体为：
拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在1000W的超声下间断式处理，每隔20s施加超声1.5min，超声处理40min，超声处理后将铝合金棒加热至70℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为3.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材。
对比例13：
本对比例13制备键合铝合金丝的方法与实施例5相同，通过下表中的化学组成成分制备键合铝合金丝。
Figure BDA0003194601100000182
Figure BDA0003194601100000191
仅在拉丝处理存在区别，本对比例12拉丝步骤具体为：
拉丝：对拉铸成型的铝合金棒将加热至70℃后再进行拉丝处理，拉丝处理的拉丝速度控制为3.0mm/s，形成预定线径的铝合金线材。
对比例14～18
对比例14～18制备键合铝合金丝的步骤与实施例1～5的步骤对应相同，仅在熔铸步骤中有所不同：
对比例14～18的熔铸步骤均为：将金属原料投入高频熔炼中，直接升温至1200℃，第三段升温结束后保温25min，并铸成直径在10mm的铝合金棒。
对比例19～23
对比例19～23制备键合铝合金丝的步骤与实施例1～5的步骤对应相同，仅在退火步骤中有所不同：
对比例19～23的退火步骤均为：在氮气保护气体下对合金线材进行退火，退火温度控制在600℃，退火速度为70m/min，绕线张力8g，收线速度120rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
空白组
空白组制备键合铝合金丝的步骤与实施例1～5的步骤对应相同，仅在退火步骤中有所不同，具体为：
无保护气体下对铝合金线材进行退火，退火温度控制在600℃，退火速度为70m/min，绕线张力8g，收线速度120rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
实验数据统计和分析
1、对实施例1-5制备得到的键合铝合金丝的机械特进行测定，下表为直径30μm键合铝合金线的延伸率、断裂载荷、抗拉强度、最小熔断电流以及最低形变温度的数据。
表1：
延伸率/％ 破断力/g 抗拉强度cN 最小熔断电流/A 最低形变温度/℃
实施例1 8.85 23 6.5 0.15 570
实施例2 8.69 25 7.1 0.16 570
实施例3 8.83 25 6.8 0.15 569
实施例4 8.96 24 6.9 0.17 750
实施例5 9.08 26 7.1 0.18 572
2、通过对比例1～9制备得到的键合铝合金丝的机械特进行测定，下表为直径30μm键合铝合金线的延伸率、破断力、最低形变温度以及最小熔断电流的数据。
表2：
延伸率/％ 破断力/g 最低形变温度/℃ 最小熔断电流/A
对比例1 2.36 15.9 555℃ 0.08
对比例2 5.68 13.6 550℃ 1.13
对比例3 8.02 21 546℃ 0.10
对比例4 8.75 22 538℃ 0.14
对比例5 7.63 18 547℃ 0.09
对比例6 4.62 13.8 550℃ 0.11
对比例7 6.52 16.2 542℃ 0.13
对比例8 6.23 16.8 540℃ 0.14
对比例9 7.21 20 530℃ 0.12
综合上述表1和表2：
(1)本发明这通过添加特定量的金属银与不添加银制备生产得到键合铝合金丝相比，能显著提高键合铝合金丝的延伸率以及熔断电流，保证键合铝合金丝拉丝过程中的耐高温形变的稳定性和线路使用的安全性；
(2)通过添加特定量金属铂在本申请能显著提升键合铝合金丝的抗拉强度，保证键合铝合金丝在线路中键合的安全系数；
(3)通过对比例1～9，有无添加金属镁、铟对制备高破断力和良好抗拉强度的键合铝合金丝有显著影响，且在本申请特定添加量中达到最优数据。
3、通过对比例10～13制备得到的键合铝合金丝的机械特进行测定，下表为直径30μm键合铝合金线的延伸率、断裂载荷、最低形变温度以及间隙率的数据：
表3：
延伸率/％ 断裂载荷/N 最低形变温度/℃ 间隙率/％
对比例10 5.36 21.5 570℃ ＜0.0085
对比例11 6.12 23 571℃ ＜0.0055
对比例12 6.35 23.5 568℃ ＜0.0060
对比例13 5.35 21.5 568℃ ＜0.003
实施例1 8.85 25.5 570℃ ＜0.0010
实施例2 8.69 26.5 570℃ ＜0.0010
实施例3 8.83 26 569℃ ＜0.0011
实施例4 8.96 27 750℃ ＜0.0011
实施例5 9.08 27.5 572℃ ＜0.0012
综合上述表1和表3：
(1)当制备条件相同时候，通过在拉丝钱对合金进行有效的超声处理，能显著提上拉丝后键合铝合金丝的延伸率，能充分避免键合铝合金丝在拉丝断裂，以及保证键合铝合金丝在电路中高温环境下的形变安全；
(2)通过对比例10～13与实施例5相比可以得出，本申请在拉丝前通过特定功率了的超声和超声方式能有效的提升键合铝合金丝的断裂载荷性能和延伸率；
(3)通过对比例10～13与实施例5相比可以得出，本申请不同超声功率以及超声处理方式中对键合铝合金丝的间隙率有明显降低，低间隙率不仅是键合铝合金丝延伸率、断裂载荷等机械特性的保证，还保证了线路电性等的有效稳定传输。
4、通过对比例14～18制备得到的键合铝合金丝的机械特进行测定，下表为直径30μm键合铝合金线的延伸率、断裂载荷、间隙率的数据：
表4：
延伸率/％ 断裂载荷/N 间隙率/％
对比例14 8.12 23.4 ＜0.0045
对比例15 7.95 23.9 ＜0.0055
对比例16 8.15 23.2 ＜0.0040
对比例17 8.29 24.1 ＜0.0035
对比例18 8.45 24.5 ＜0.0040
实施例1 8.85 25.5 ＜0.0010
实施例2 8.69 26.5 ＜0.0010
实施例3 8.83 26 ＜0.0011
实施例4 8.96 27 ＜0.0011
实施例5 9.08 27.5 ＜0.0012
综合上述表1和表4：
(1)当变化实施例1～5制备键合铝合金丝中熔铸的三段阶梯式升温的方式，对应的对比例14～18制备得到的键合铝合金丝的间隙率明显增大，且延伸率和断裂载荷明显降低。
(2)在三段阶梯式升温方式下，通过特定的升温速率以及升至特定温度下，能有效的保证键合铝合金丝拉丝稳定性，降低键合铝合金丝内部的间隙率，保证键合铝合金丝结构的稳定，提高键合铝合金丝的延伸率和断裂载荷。
5、通过对比例19～23制备得到的键合铝合金丝的机械特进行测定，下表为直径30μm键合铝合金线的金属表面氧厚度、
表5：
金属表面氧厚度/μm 延伸率/％ 断裂载荷/N
对比例19 0.19 7.65 22.9
对比例20 0.17 7.87 23.5
对比例21 0.23 7.90 23.4
对比例22 0.21 7.89 22.8
对比例25 0.15 8.01 23.5
空白组 1.35 5.35 19.8
实施例1 0 8.85 25.5
实施例2 0 8.69 26.5
实施例3 0 8.83 26
实施例4 0 8.96 27
实施例5 0 9.08 27.5
综合上述表1和表5：
在对比例19～25、空白组以及实施例1～5的对比下，在退火步骤中，通过本申请特定组分的保护气体下，不仅可以有效避免键合铝合金线退火过程中表面出现被氧化，有效的保护键合铝合金线，还可以保证键合铝合金丝整体的延伸率和断裂载荷性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种键合铝合金丝，其特征在于，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：2.3～5.8wt％；
铂：1.2～4.04wt％；
钯：0.13～0.85wt％；
锂：0.01～0.001wt％；
铈：0.001～0.005wt％；
镁：1～30ppm；
铟：0.015～0.080wt％；
锌：0.00035～0.00090wt％；
铍：0.00055～0.00145wt％；
余量为铝和不可避免杂质元素；
所述铝合金丝通过熔铸、拉丝、退火制成，所述拉丝过程中对铝合金丝线采取特定的超声处理。
2.根据权利要求1所述的键合铝合金丝，其特征在于，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：3.2～4.6wt％；
铂：2.1～3.65wt％；
钯：0.35～0.68wt％；
锂：0.03～0.007wt％；
铈：0.002～0.004wt％；
镁：10～20ppm；
铟：0.025～0.060wt％；
锌：0.0010～0.0005wt％；
铍：0.00085～0.0012wt％；
余量为铝和不可避免杂质元素。
3.根据权利要求1所述的键合铝合金丝，其特征在于，所述铝合金丝按质量含量包括以下化学组成成分：
银：4.1wt％；
铂：2.9wt％；
钯：0.49wt％；
锂：0.05wt％；
铈：0.003wt％；
镁：15ppm；
铟：0.04～0.05wt％；
锌：0.0020～0.0004wt％；
铍：0.0009～0.0011wt％
余量为铝和不可避免杂质元素。
4.根据权利要求1-3任一所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)熔铸：将金属原料投入高频熔炼中，进行三段阶梯式升温，第一段升温至800～900℃，升温速率控制为5-10℃/min，第一段升温结束后保温5-10min；再进行第二段升温，第二段升温至900～1100℃，升温速率控制为10～15℃/min，第二段升温结束后同样保温5-10min；再进行第三段升温，第三段升温至1100～1250℃，升温速率控制2～5℃/min，第三段升温结束后保温20～30min，并铸成直径在5～15mm的铝合金棒；
(2)拉丝：对拉铸成型的上述铝合金棒拉丝前进行超声处理，将铝合金棒置于功率在500～800W的超声下间断式处理，每隔15～30s施加超声1～2min，超声处理30～45min，超声处理后将铝合金棒加热至60～85℃后再进行拉丝处理，形成预定线径的铝合金线材；
(3)退火：在保护气体下对合金线材进行退火，退火温度控制在550～655℃，退火速度为60～85m/min，绕线张力2～10g，收线速度60～150rpm，键合铝合金丝缠绕于收线轴，真空包装。
5.根据权利要求4所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述拉丝处理的拉丝速度控制为2.0～3.5mm/s。
6.根据权利要求5所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述拉丝速度控制为3.0mm/s。
7.根据权利要求4所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述的拉丝包括粗拉、中拉、细拉、超微细拉伸。
8.根据权利要求4所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述保护气体由氢气、氦气、氩气、氮气的混合气体组成，其中氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气5～1％、氦气10～1％、氩气5～3％以及氮气余量。
9.根据权利要求8所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述氢气、氦气、氩气、氮气的体积百分数为：氢气2.5％、氦气5％、氩气4％以及氮气88.5％。
10.根据权利要求4所述的键合铝合金丝的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中保护气体的流量控制为1.0～3.0L/min。
CN202110887185.2A 2021-08-03 2021-08-03 一种键合铝合金丝及其制备方法 Active CN113584354B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110887185.2A CN113584354B (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种键合铝合金丝及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110887185.2A CN113584354B (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种键合铝合金丝及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113584354A true CN113584354A (zh) 2021-11-02
CN113584354B CN113584354B (zh) 2022-08-02

Family

ID=78254572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110887185.2A Active CN113584354B (zh) 2021-08-03 2021-08-03 一种键合铝合金丝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113584354B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116377278A (zh) * 2023-03-31 2023-07-04 上杭县紫金佳博电子新材料科技有限公司 一种键合金丝及其制备方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03148841A (ja) * 1990-10-19 1991-06-25 Hitachi Ltd 耐食性アルミニウム電子装置
GB9218404D0 (en) * 1992-08-28 1992-10-14 Marconi Gec Ltd Aluminium alloys
CN1207590A (zh) * 1997-06-17 1999-02-10 株式会社东芝 储氢合金以及二次电池
US6150262A (en) * 1996-03-27 2000-11-21 Texas Instruments Incorporated Silver-gold wire for wire bonding
JP2007123597A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Nippon Steel Materials Co Ltd 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP2011155129A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Tanaka Electronics Ind Co Ltd 高温半導体装置用金合金ボンディングワイヤ
CN102917835A (zh) * 2010-08-31 2013-02-06 日立电线株式会社 接合材料、接合材料的制造方法以及接合结构的制造方法
CN103789579A (zh) * 2014-02-21 2014-05-14 汕头市骏码凯撒有限公司 一种大直径键合铝线及其制造方法
TW201426943A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Alpha & Omega Semiconductor 基於鋁合金引線框架的半導體元件及製備方法
CN105803268A (zh) * 2016-02-01 2016-07-27 新疆众和股份有限公司 一种键合铝丝用母杆的生产方法
CN108754196A (zh) * 2018-08-30 2018-11-06 新疆众和股份有限公司 一种键合用铝基合金母线的制备方法
CN111254311A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 上杭县紫金佳博电子新材料科技有限公司 一种可拉丝加工至φ6微米的4N键合金丝及其制备方法
CN112802821A (zh) * 2021-01-15 2021-05-14 上海航天电子通讯设备研究所 一种双面多层布线的铝基转接板及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03148841A (ja) * 1990-10-19 1991-06-25 Hitachi Ltd 耐食性アルミニウム電子装置
GB9218404D0 (en) * 1992-08-28 1992-10-14 Marconi Gec Ltd Aluminium alloys
US6150262A (en) * 1996-03-27 2000-11-21 Texas Instruments Incorporated Silver-gold wire for wire bonding
CN1207590A (zh) * 1997-06-17 1999-02-10 株式会社东芝 储氢合金以及二次电池
JP2007123597A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Nippon Steel Materials Co Ltd 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP2011155129A (ja) * 2010-01-27 2011-08-11 Tanaka Electronics Ind Co Ltd 高温半導体装置用金合金ボンディングワイヤ
CN102917835A (zh) * 2010-08-31 2013-02-06 日立电线株式会社 接合材料、接合材料的制造方法以及接合结构的制造方法
TW201426943A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Alpha & Omega Semiconductor 基於鋁合金引線框架的半導體元件及製備方法
CN103789579A (zh) * 2014-02-21 2014-05-14 汕头市骏码凯撒有限公司 一种大直径键合铝线及其制造方法
CN105803268A (zh) * 2016-02-01 2016-07-27 新疆众和股份有限公司 一种键合铝丝用母杆的生产方法
CN108754196A (zh) * 2018-08-30 2018-11-06 新疆众和股份有限公司 一种键合用铝基合金母线的制备方法
CN111254311A (zh) * 2020-03-27 2020-06-09 上杭县紫金佳博电子新材料科技有限公司 一种可拉丝加工至φ6微米的4N键合金丝及其制备方法
CN112802821A (zh) * 2021-01-15 2021-05-14 上海航天电子通讯设备研究所 一种双面多层布线的铝基转接板及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU HAICHAO等: "Effect of Full Temperature Field Environment on Bonding Strength of Aluminum Alloy", 《CRYSTALS》 *
张玉奎: "半导体器件键合铝丝的发展趋势", 《轻合金加工技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116377278A (zh) * 2023-03-31 2023-07-04 上杭县紫金佳博电子新材料科技有限公司 一种键合金丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113584354B (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5616165B2 (ja) 銀ボンディングワイヤ
JP5539055B2 (ja) 電気・電子部品用銅合金材、及びその製造方法
CN113584354B (zh) 一种键合铝合金丝及其制备方法
SG190482A1 (en) Doped 4n copper wire for bonding in microelectronics device
CN111254311A (zh) 一种可拉丝加工至φ6微米的4N键合金丝及其制备方法
JPS63145729A (ja) 半導体素子ボンデイング用金線
JP5038765B2 (ja) 太陽電池用はんだめっき線及びその製造方法
JPS6396237A (ja) リードフレーム、コネクタもしくはスイッチ用導電圧延材料
JPH0212022B2 (zh)
JP2012001780A (ja) 電気・電子部品用銅合金材、及びその製造方法
JP7300049B1 (ja) リードフレーム素形体を製造する方法及び半導体パッケージを製造する方法
JPS6342415B2 (zh)
JPS63235440A (ja) 銅細線及びその製造方法
JP2020059886A (ja) Ａｌボンディングワイヤ
CN114686719A (zh) 一种高强度金丝材料及制备方法
CN112626368B (zh) 一种银合金键合线的制备方法
JPH04224662A (ja) 高残留抵抗比銅材の製造方法
CN107195608A (zh) 一种铜微合金键合线及其制备方法
CN116544210A (zh) 一种高强度键合金丝及其制备方法
CN116013793B (zh) 多元微合金化键合金丝及其制备方法和应用
CN115341118B (zh) 电子封装用高可靠性铜键合线及其制备方法
JPH0717982B2 (ja) リードフレーム、コネクタもしくはスイッチ用導電圧延材料
JPH0464121B2 (zh)
CN115315793A (zh) Al接合线
CN114959349B (zh) 一种超高强高导铜铁系合金丝材及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant