[发明专利]一种掺杂金合金键合丝及其深冷处理制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子封装用金属键合丝，尤其指一种掺杂金合金键合丝及其深冷处理制备方法。

背景技术

微电子引线键合，是一种使用微细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。

目前在高端LED、COB及多引脚IC集成电路封装，键合线多用金线及镀金银合金线。由于键合金丝价格偏高，导致下游客户的封装成本增加。镀金银合金键合丝价格相对较低，但在高端LED、COB及多引脚IC集成电路封装技术中，需要有惰性气体保护，但还是会出现键合氧化、银离子电位迁移、焊点共晶不好等缺陷。在此背景下，研制与开发掺杂金合金键合丝，用于取代部分键合金丝及镀金银合金键合丝。

本发明的键合丝降低了封装成本，克服了镀金银合金键合丝的键合性能不足，有效的提高了抗氧化性能、焊点能很好的共晶，阻止银合金的电位迁移等，键合性能均能达到键合金丝的性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高键合丝的抗氧化性能、降低下游客户的封装成本，以及克服镀金银合金键合丝封装时出现线材氧化、推拉力不足、焊点滑球等现有的技术缺陷，向社会提供一种掺杂金合金键合丝。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种掺杂金合金键合丝，由下列重量百分比构成：金（Au）60%～80%、钯（Pd）0.5%～3.5%，其余为银（Ag）。以高纯金为基体，掺杂高纯银及高纯钯，制备掺杂金合金键合丝；在制备过程中，采用液氮对该掺杂金合金键合丝进行2次低温深冷处理，以获得晶体均匀、性能优良的掺杂金合金键合丝。

一种掺杂金合金键合丝深冷处理制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将金、银和钯清洗，烘干备用；

步骤二：制备金银合金铸锭：将金和银置于真空合金炉中，得到金银合金铸锭；

步骤三：制备银钯合金棒：将银和钯置于真空下拉连铸炉中，得到银钯合金棒；

步骤四：制备掺杂金合金棒：按重量百分比，将一定量的金、金银合金铸锭、银钯合金棒放入真空下拉连铸炉中，抽真空加热，采用定向凝固方法，下拉连铸得到掺杂金合金棒；

步骤五：均匀化深冷处理：将所述步骤四得到的掺杂金合金棒置于热处理炉中保温，然后迅速置于液氮中进行均匀化深冷处理；

步骤六：粗拉伸：将经所述步骤五深冷处理后的掺杂金合金棒粗拉伸成线材；

步骤七：晶粒细化深冷处理：将所述步骤六得到的的线材置于热处理炉中保温，然后迅速置于液氮中进行晶粒细化深冷处理；

步骤八：表面清洗：将经过所述步骤七深冷处理后的线材先用氢氧化钠溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；

步骤九：中拉伸：将经所述步骤八清洗后的线材中拉伸成直径更小的线材；

步骤十：细拉伸：将所述步骤九得到的线材细拉伸成直径更小的丝材；

步骤十一：微细拉伸：将所述步骤十得到的丝材进行微细拉伸，拉伸成掺杂金合金键合丝；

步骤十二：热处理：将所述步骤十一得到的掺杂金合金键合丝置于连续退火系统中，进行连续退火处理；

步骤十三：复绕分装：将所述步骤十二处理后的掺杂金合金键合丝单卷定尺。

具体的，上述一种掺杂金合金键合丝深冷处理制备方法，包括以下具体步骤：

步骤一：将金、银和钯用浓度15.0%～25.0%氢氧化钠溶液清洗，再用去离子水冲洗后烘干备用；

步骤二：制备金银合金铸锭：按重量百分比，将60%～80%的金和20%～40%的银放入高纯石墨坩锅内，并置于真空合金炉中，抽真空进行中频感应加热，加热至1100℃～1300℃；待材料完全熔化后，充入高纯氩气保温30min～90min，然后将液态金银合金倒入高纯石墨槽中，得到金银合金铸锭；

步骤三：制备银钯合金棒：按重量百分比，将68%～72%的银和28%～32%的钯放入高纯石墨坩锅内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入高纯氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为φ8mm的银钯合金棒；