TWI500776B - 耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法 - Google Patents

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耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法
   本發明係有關於一種耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法，尤其是指一種適用於半導體晶片封裝或發光二極體封裝之鋁基線材及其製造方法，主要係藉由在鋁中添加鋅與鉻之金屬形成鋁鋅鉻合金，並導入表面銦金擴散反應而有效達到耐磨耗、導電率、拉伸強度，以及抗氧化特性之提升者。
   按，銲線接合技術自1960年開始，已成為電子封裝中訊號連結與傳遞的主要方法，而作為訊號傳遞橋梁的微小細金屬線，早期是以鋁線為主，再利用溫度、壓力、時間與超音波振動的參數配合，讓鋁線接合在基板表面上；銲線接合是目前最普遍應用於晶片與封裝兩者互相聯繫的技術，在各式不同的銲線過程中，超音波接合有快速壓銲處理、高生產力，以及優良導電、熱傳導銲抗腐蝕等性能；鋁細線在超音波銲接過程中係為較常使用的線材，然而，由於鋁線質地較柔軟，因此，鋁經常與1wt.%的矽或1wt.%的鎂合成低合金鋁線，以提供一種材質強化的機制，增加物質的抗拉強度與硬度，並有效改進鋁線的耐腐蝕性。
   此外，在過往的研究中，例如中華民國專利公開號第200742017號之『用於細鋁線之鋁凸塊接合』係揭露一種封裝半導體裝置，在該封裝半導體裝置中，使用一鋁凸塊接合將接合線接合於引線；該半導體裝置安裝於一帶有鍍鎳引線之引線架上；為了在細鋁線與該引線之間形成該凸塊接合，將一鋁凸塊接合於該鍍鎳上並將該線接合於該凸塊上，該凸塊係摻雜鎳之鋁凸塊並且係由一大直徑的線形成；此專利主要係將鋁線先接合於鋁凸塊上，再將鋁凸塊接合於鍍鎳之引線架(lead frame)上，以改善元件之可靠度；然而，此專利依舊沒有改善以鋁線為主的接合線在半導體晶片封裝或發光二極體封裝之實際實施使用時所產生的缺失，此乃由於鋁之特性易氧化，且成球性差，無法有效達到高硬度和高強度的需求，在封裝產業對可靠度的要求越來越高的同時，使用不易氧化的貴金屬逐漸成為趨勢；然而，鋁線的優勢是在於成本低廉，因此，如何有效增加鋁線耐磨耗特性，進而提高鋁線的電導率、抗拉強度，以及抗氧化性，達到半導體晶片或發光二極體之可靠度的提升，仍是半導體晶片與發光二極體封裝製程之開發業者與研究人員需持續努力克服與解決之課題。
   今，發明人即是鑑於上述現有之鋁基接合線在實際實施上仍具有多處之缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
   本發明主要目的為提供一種耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法，尤其是指一種適用於半導體晶片封裝或發光二極體封裝之鋁基線材及其製造方法，主要係藉由在鋁中添加鋅與鉻之金屬形成鋁鋅鉻合金，並導入表面銦金擴散反應而有效達到耐磨耗、導電率、拉伸強度，以及抗氧化特性之提升。
   為了達到上述實施目的，本發明人提出一種耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其製造步驟係首先準備一Zn-8Cr合金，藉由真空高週波熔解方法形成一含鋅母合金，其中含鋅母合金係包括有CrZn13 與CrZn17 ；接著，研磨含鋅母合金，並加入一鋁湯中，以形成一鋁鋅鉻合金，其中鋁鋅鉻合金係包括有鋁基地組織、富鋅相(rich-Zn)、Al7 Cr/AlCr2 相，以及CrZn13 /CrZn17 相；接續，將一鍍銦層形成於鋁鋅鉻合金之表面；之後，將一鍍金層形成於鍍銦層之表面；最後，進行真空熱處理，使鍍銦層與鍍金層完全擴散至鋁鋅鉻合金中，鋁鋅鉻合金之表面係無殘留鍍層。
   如上所述的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中鍍銦層之厚度係介於100nm~110nm之間。
   如上所述的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中鍍金層之厚度係介於15nm~50nm之間。
   如上所述的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中鍍銦層與鍍金層係分別以濺鍍、蒸鍍或沉積(電鍍或化學鍍)等其中之一種方式形成。
   如上所述的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中真空熱處理之溫度範圍係介於300℃~450℃之間，且處理時間係介於50分鐘~70分鐘之間。
   如上所述的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中真空熱處理係以溫度420℃之時間處理60分鐘之方式完成。
   此外，以本發明之製造方法係可製備耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材，其中在鋁基線材內所含之Al7 Cr/AlCr2 相係具有耐磨耗之優點，且富鋅相(rich-Zn)係具備有提高鋁線之導電性與抗拉強度之優勢，而CrZn13 /CrZn17 相係具有抗氧化之特點。
   藉此，本發明之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法係藉由在鋁中添加鋅與鉻之金屬以形成鋁鋅鉻合金，並導入表面銦金擴散反應而有效達到耐磨耗、導電率、拉伸強度，以及抗氧化特性之提升，解決傳統於半導體晶片封裝或發光二極體封裝製程上，鋁線材因環境氧化、氯離子腐蝕或打線受瓷嘴磨耗而斷線等缺陷所產生之可靠度降低的問題；此外，本發明之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法係藉由鋁基線材內所含之Al7 Cr/AlCr2 相所具備之耐磨耗優點、富鋅相所具有之高導電性與高抗拉強度之優勢，以及CrZn13 /CrZn17 相所具備之抗氧化等特點，有效達到耐磨耗高強度且表面無鍍層之鋁基線材。
   本發明之目的及其結構設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之較佳實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
   首先，以本發明之製造方法所製成的耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材可例如適用於印刷電路板之電路、IC封裝、ITO基板、IC晶片卡等之電子工業零件之端子或電路表面，或是需於惡劣環境下(例如氯離子、硫化腐蝕)之封裝製程；再者，請參閱第一圖所示，為本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法之步驟流程圖，係包括有下述步驟：
   步驟一(S1)：準備一Zn-8Cr合金，藉由真空高週波熔解方法形成一含鋅母合金，其中含鋅母合金係包括有CrZn13 與CrZn17 ；
   步驟二(S2)：研磨含鋅母合金，並加入一鋁湯中，以形成一鋁鋅鉻合金，其中鋁鋅鉻合金係包括有鋁基地組織、富鋅相(rich-Zn)、Al7 Cr/AlCr2 相，以及CrZn13 /CrZn17 相；
   步驟三(S3)：將一鍍銦層形成於鋁鋅鉻合金之表面；在本發明其一較佳實施例中，鍍銦層之厚度係介於100nm~110nm之間；
   步驟四(S4)：將一鍍金層形成於鍍銦層之表面；在本發明其一較佳實施例中，鍍金層之厚度係介於15nm~50nm之間；以及
   步驟五(S5)：進行真空熱處理，使鍍銦層與鍍金層完全擴散至鋁鋅鉻合金中，鋁鋅鉻合金之表面係無殘留鍍層，其中真空熱處理之溫度範圍係介於300℃~450℃之間，且處理時間係介於50分鐘~70分鐘之間，較佳真空熱處理條件係以溫度420℃，時間60分鐘之方式處理，以使鍍銦層與鍍金層可完全擴散至鋁鋅鉻合金中，形成一耐磨耗、高導電率與拉伸強度，以及抗氧化之無鍍層鋁基線材。
   此外，以本發明之製造方法係可製備耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材，其中在鋁基線材內所含之Al7 Cr/AlCr2 相係具有耐磨耗之優點，且富鋅相係具備有提高鋁線之導電性與抗拉強度之優勢，而CrZn13 /CrZn17 相係具有抗氧化之特點。
   接著，為使審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵，以及所欲達成之功效，以下茲舉本發明所製備之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材的具體實際實施例，進一步證明本發明之製造方法可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍；首先，本發明之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材係由上述之製造方法製備，亦即準備一Zn-8Cr合金，再藉由真空高週波熔解方法形成一含鋅母合金；接著，研磨含鋅母合金，並加入一鋁湯中，以形成一鋁鋅鉻合金；接續，將一鍍銦層形成於鋁鋅鉻合金之表面；再者，將一鍍金層形成於該鍍銦層之表面；請參閱第二圖所示，為本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材未經真空熱處理之顯微鏡照片電子圖，其中在未進行真空熱處理之條件下，使用一抽線設備製備一線寬為20μm的鋁線，並對此20μm的鋁線進行表層硬度、表層奈米硬度、熔斷電流密度、拉伸強度、延展性、電導率，以及導熱率等特性之分析，其實驗結果係如下表所示，由表中可清楚得知，在未進行真空熱處理之狀況，當鍍銦層厚度固定在105nm，而鍍金層厚度由7.9nm增加到47.8nm之條件下，則鋁線的拉伸強度係介於6.2gf~6.6gf之間，而延展性係介於3.8%~4.0%之間，以及電導率介於38%IACS~40%IACS之間；因此，在未進行真空熱處理的情況下，所有條件的鋁基線材皆無法有效達到高強度與高導電率之需求。<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 鋁線 (20μm)：未進行真空熱處理 </td></tr><tr><td> 鍍銦層(nm) </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td></tr><tr><td> 鍍金層(nm) </td><td> 7.9 </td><td> 15.7 </td><td> 22.1 </td><td> 29.4 </td><td> 33.5 </td><td> 37.8 </td><td> 47.8 </td></tr><tr><td> 表層硬度(HK) </td><td> 39 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td></tr><tr><td> 表層奈米硬度(GPa) </td><td> 0.82 </td><td> 0.88 </td><td> 0.89 </td><td> 0.93 </td><td> 0.95 </td><td> 0.97 </td><td> 0.97 </td></tr><tr><td> 熔斷電流密度(A/m<sup>2</sup>)×10<sup>9</sup></td><td> 1.30 </td><td> 1.32 </td><td> 1.34 </td><td> 1.41 </td><td> 1.43 </td><td> 1.45 </td><td> 1.46 </td></tr><tr><td> 拉伸強度(gf) </td><td> 6.2 </td><td> 6.2 </td><td> 6.2 </td><td> 6.5 </td><td> 6.6 </td><td> 6.6 </td><td> 6.6 </td></tr><tr><td> 延展性(%) </td><td> 3.8 </td><td> 4.0 </td><td> 4.0 </td><td> 4.0 </td><td> 4.0 </td><td> 4.0 </td><td> 4.0 </td></tr><tr><td> 電導率(%IACS) </td><td> 38 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 40 </td><td> 40 </td></tr><tr><td> 導熱率(W/mk) </td><td> 232 </td><td> 232 </td><td> 232 </td><td> 232 </td><td> 232 </td><td> 232 </td><td> 232 </td></tr></TBODY></TABLE>  
   此外，當增加上述步驟五(S5)之真空熱處理步驟後，鋁線的拉伸強度、延展性，以及電導率係可獲得明顯的提升，如上述之製備方法所述，當鍍銦層厚度固定在105nm，而鍍金層厚度亦由7.9nm增加到47.8nm之條件下，據此形成有7組不同鍍金層厚度所組成的實施例，即下表中樣品A~G所述，將此7組實施例以溫度320℃，時間60分鐘之條件進行真空熱處理，之後使用一抽線設備製備一線寬為20μm的鋁線，並對此20μm的鋁線進行表層硬度、表層奈米硬度、氧化試驗、鹽霧(腐蝕)試驗、電導率、導熱率、拉伸強鍍，以及延展性等特性分析，其中本案發明之氧化試驗係包括有20℃/196小時的大氣氧化試驗，以及160℃/24小時的高溫氧化試驗，而鹽霧(腐蝕)試驗則是以100%、pH值介於7~8之間的NaCl於35℃下進行96小時之試驗，表層奈米硬度分析則是藉由Nano-indentation system & Nano-mechanical microscopy公司之型號MTS Nano Indenter XP的奈米硬度測試儀(Nano Hardness Tester)，以負重20μN~30μN所測定之硬度進行分析；由下表之實驗結果可清楚得知，以105nm之鍍銦層與7.9nm之鍍銦層所形成之樣本A係無法完全形成銦化金熱擴散區，且亦無法有效通過高溫氧化試驗與鹽霧(腐蝕)之試驗，表中之“NG”即是代表鋁線之表面產生起泡或內部發生剝離等缺陷；此外，其餘B~G之實施例的鋁線拉伸強度係介於6.8gf~7.6gf之間、延展性係為4.3%，而電導率係為41%IACS，因此，以320℃/60分鐘之條件進行真空熱處理，係可獲得較無真空熱處理條件之鋁線更好的拉伸強度與導電率之特性。                <TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 鋁線 (20μm)：320℃/60分鐘真空熱處理 </td></tr><tr><td> 樣本 </td><td> A </td><td> B </td><td> C </td><td> D </td><td> E </td><td> F </td><td> G </td></tr><tr><td> 鍍銦層(nm) </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td></tr><tr><td> 鍍金層(nm) </td><td> 7.9 </td><td> 15.7 </td><td> 22.1 </td><td> 29.4 </td><td> 33.5 </td><td> 37.8 </td><td> 47.8 </td></tr><tr><td> 形成銦化金熱擴散區 </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 表層硬度(HK) </td><td> 40 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 43 </td><td> 43 </td></tr><tr><td> 表層奈米硬度(GPa) </td><td> 0.92 </td><td> 0.98 </td><td> 1.04 </td><td> 1.09 </td><td> 1.15 </td><td> 1.24 </td><td> 1.30 </td></tr><tr><td> 大氣氧化實驗(20℃/196hr) </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 高溫氧化試驗(160℃/24hr) </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 鹽霧(腐蝕)試驗(35℃/196hr) </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 電導率(%IACS) </td><td> 40 </td><td> 41 </td><td> 41 </td><td> 41 </td><td> 41 </td><td> 41 </td><td> 41 </td></tr><tr><td> 導熱率(W/mk) </td><td> 233 </td><td> 234 </td><td> 234 </td><td> 234 </td><td> 234 </td><td> 234 </td><td> 235 </td></tr><tr><td> 拉伸強度(gf) </td><td> 6.8 </td><td> 6.8 </td><td> 7.2 </td><td> 7.2 </td><td> 7.4 </td><td> 7.5 </td><td> 7.6 </td></tr><tr><td> 延展性(%) </td><td> 4.2 </td><td> 4.3 </td><td> 4.3 </td><td> 4.3 </td><td> 4.3 </td><td> 4.3 </td><td> 4.3 </td></tr></TBODY></TABLE>  
   另外，依上述之鍍銦層與鍍金層之厚度條件，而將真空熱處理之條件提升到420℃，時間60分鐘，據此形成另外7組不同鍍金層厚度所組成的實施例，即為下表之樣品H~N所述，由實驗結果可清楚得知，以105nm之鍍銦層與7.9nm之鍍銦層所形成之樣本H雖然已可形成銦化金熱擴散區，然而，在高溫氧化試驗與鹽霧(腐蝕)試驗中卻仍呈現較差的特性，仍舊存在有表面起泡或內部剝離等缺陷；此外，其餘I~N之實施例的鋁線拉伸強度係介於7.5gf~8.2gf之間、延展性係介於4.4%~4.5%之間，而電導率係介於42%IACS~43%IACS之間；因此，以420℃/60分鐘之條件進行真空熱處理的鋁線，係可獲得較320℃/60分鐘之真空熱處理條件之鋁線更好的拉伸強度與導電率之特性；請參閱第三圖所示，為本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材其一較佳實施例之真空熱處理後之顯微鏡照片電子圖，由圖中可明顯看出，以420℃/60分鐘之最佳條件進行真空熱處理的鋁線，其表面所鍍之鍍銦層與鍍金層可完全擴散至鋁線內部；據此，鍍銦層或鍍金層的厚度，以及真空熱處理的條件必須為一最佳權衡(trade-off)的選取，此須經由發明人過度實驗方得以實施，且其結果亦相當具有效性，而這些實驗參數操作成功所需考慮的因素，絕非本領域具有通常知識者可輕易達成的。<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 鋁線 (20μm)：420℃/60分鐘真空熱處理 </td></tr><tr><td> 樣本 </td><td> H </td><td> I </td><td> J </td><td> K </td><td> L </td><td> M </td><td> N </td></tr><tr><td> 鍍銦層(nm) </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td></tr><tr><td> 鍍金層(nm) </td><td> 7.9 </td><td> 15.7 </td><td> 22.1 </td><td> 29.4 </td><td> 33.5 </td><td> 37.8 </td><td> 47.8 </td></tr><tr><td> 形成銦化金熱擴散區 </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 表層硬度(HK) </td><td> 44 </td><td> 45 </td><td> 45 </td><td> 46 </td><td> 47 </td><td> 47 </td><td> 47 </td></tr><tr><td> 表層奈米硬度(GPa) </td><td> 1.02 </td><td> 1.08 </td><td> 1.23 </td><td> 1.28 </td><td> 1.34 </td><td> 1.37 </td><td> 1.40 </td></tr><tr><td> 大氣氧化實驗(20℃/196hr) </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 高溫氧化試驗(160℃/24hr) </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 鹽霧(腐蝕)試驗(35℃/196hr) </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 電導率(%IACS) </td><td> 41 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 42 </td><td> 43 </td></tr><tr><td> 導熱率(W/mk) </td><td> 236 </td><td> 236 </td><td> 236 </td><td> 236 </td><td> 236 </td><td> 236 </td><td> 237 </td></tr><tr><td> 拉伸強度(gf) </td><td> 7.4 </td><td> 7.5 </td><td> 7.8 </td><td> 8.0 </td><td> 8.1 </td><td> 8.2 </td><td> 8.2 </td></tr><tr><td> 延展性(%) </td><td> 4.4 </td><td> 4.4 </td><td> 4.5 </td><td> 4.6 </td><td> 4.6 </td><td> 4.5 </td><td> 4.5 </td></tr></TBODY></TABLE>  
   由於以溫度420℃，時間60分鐘之真空熱處理條件可獲得較佳之拉伸強度與導電率特性之鋁線，因此，續將樣品H~N之實施例進行打線成球後，對打線成球性、打線接合強度、175℃/2000小時的界面金屬間化合物厚度、成球頸部強度、打線熱影響區，以及線材表面抽線刮痕等項目進行測試，量測之實驗數據如下表所示，由表中可明顯得知，以7.9nm的鍍金層條件所製備的樣本H，其打線成球性(EFO)之測試結果係不好的，亦即真圓度無法大於90%；其餘I~N實施荔枝鋁線的打線成球性皆可大於90%，完全符合電子工業零件之封裝導線的品質要求，且打線接合強度係介於4.9gf~7.2gf之間，而175℃/2000小時的界面金屬間化合物厚度係介於0.78μm~0.53μm之間，以及成球頸部強度係介於4.3gf~5.2gf之間，而打線熱影響區皆小於200μm，線材表面亦無抽線刮痕存在。<TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none; mso-border-alt: double windowtext 1.5pt; mso-yfti-tbllook: 1184; mso-padding-alt: 0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: 1.5pt double windowtext; mso-border-insidev: 1.5pt double windowtext" class="MsoTableGrid" border="1" cellSpacing="0" cellPadding="0"><TBODY><tr><td> 鋁線 (20μm)：420℃/60分鐘真空熱處理 </td></tr><tr><td> 樣本 </td><td> H </td><td> I </td><td> J </td><td> K </td><td> L </td><td> M </td><td> N </td></tr><tr><td> 鍍銦層(nm) </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td><td> 105 </td></tr><tr><td> 鍍金層(nm) </td><td> 7.9 </td><td> 15.7 </td><td> 22.1 </td><td> 29.4 </td><td> 33.5 </td><td> 37.8 </td><td> 47.8 </td></tr><tr><td> 銦化金熱擴散區厚度(nm) </td><td> 21 </td><td> 36 </td><td> 44 </td><td> 57 </td><td> 69 </td><td> 81 </td><td> 102 </td></tr><tr><td> 擴散層含AlAuIn、AlAuIn<sub>3</sub>與AlAuIn<sub>2</sub></td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td></tr><tr><td> 打線成球性(EFO) 真圓度﹥90% </td><td> NG </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td><td> OK </td></tr><tr><td> 打線接合強度(gf) </td><td> 4.8 </td><td> 4.9 </td><td> 5.3 </td><td> 6.1 </td><td> 6.2 </td><td> 7.0 </td><td> 7.2 </td></tr><tr><td> 界面金屬間化合物厚度 (175℃-2000hrs)：μm </td><td> 0.82 </td><td> 0.78 </td><td> 0.62 </td><td> 0.60 </td><td> 0.58 </td><td> 0.55 </td><td> 0.53 </td></tr><tr><td> 成球頸部強度(gf) </td><td> 4.2 </td><td> 4.3 </td><td> 4.6 </td><td> 5.0 </td><td> 5.2 </td><td> 5.2 </td><td> 5.2 </td></tr><tr><td> 打線熱影響區﹤200μm </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td><td> √ </td></tr><tr><td> 線材表面抽線刮痕 </td><td> NO </td><td> NO </td><td> NO </td><td> NO </td><td> NO </td><td> NO </td><td> NO </td></tr></TBODY></TABLE>  
   由上述之實施說明可知，本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：
   1.本發明之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法係藉由在鋁中添加鋅與鉻之金屬以形成鋁鋅鉻合金，並導入表面銦金擴散反應而有效達到耐磨耗、導電率、拉伸強度，以及抗氧化特性之提升，解決傳統於半導體晶片封裝或發光二極體封裝製程上，鋁線材因環境氧化、氯離子腐蝕或打線受瓷嘴磨耗而斷線等缺陷所產生之可靠度降低的問題。
   2.本發明之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法係藉由鋁基線材內所含之Al7 Cr/AlCr2 相所具備之耐磨耗優點、富鋅相所具有之高導電性與高抗拉強度之優勢，以及CrZn13 /CrZn17 相所具備之抗氧化等特點，有效達到耐磨耗高強度且表面無鍍層之鋁基線材。
   綜上所述，本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材組成及其製造方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
   惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
   (S1)      步驟一
   (S2)      步驟二
   (S3)      步驟三
   (S4)      步驟四
   (S5)      步驟五
   第一圖：本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法之步驟流程圖
   第二圖：本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材未經真空熱處理之顯微鏡照片電子圖
   第三圖：本發明耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材其一較佳實施例之真空熱處理後之顯微鏡照片電子圖
(S1)    步驟一                  (S2)    步驟二 (S3)    步驟三                  (S4)    步驟四 (S5)    步驟五

Claims (7)

  1. 一種耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，係包括有下述步驟： 　　步驟一：準備一Zn-8Cr合金，藉由真空高週波熔解方法形成一含鋅母合金，其中該含鋅母合金係包括有CrZn13 與CrZn17 ； 　　步驟二：研磨該含鋅母合金，並加入一鋁湯中，以形成一鋁鋅鉻合金，其中該鋁鋅鉻合金係包括有鋁基地組織、富鋅相、Al7 Cr/AlCr2 相，以及CrZn13 /CrZn17 相； 　　步驟三：將一鍍銦層形成於該鋁鋅鉻合金之表面； 　　步驟四：將一鍍金層形成於該鍍銦層之表面；以及 　　步驟五：進行真空熱處理，使該鍍銦層與該鍍金層完全擴散至該鋁鋅鉻合金中，該鋁鋅鉻合金之表面係無殘留鍍層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中該鍍銦層之厚度係介於100nm~110nm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中該鍍金層之厚度係介於15nm~50nm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中該鍍銦層與該鍍金層係分別以濺鍍、蒸鍍、電鍍或化學鍍其中之一種方式形成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中該真空熱處理之溫度範圍係介於300℃~450℃之間，且處理時間係介於50分鐘~70分鐘之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材製造方法，其中該真空熱處理係以溫度420℃之時間處理60分鐘之方式完成。
  7. 一種耐磨耗高強度無鍍層之鋁基線材，係藉由如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之方法製備之。
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