一種摻雜金合金鍵合絲及其深冷處理制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摻雜金合金鍵合絲及其深冷處理制備方法。本發(fā)明以高純金為主要成份，摻雜有高純銀及高純鈀所形成的一種摻雜金合金鍵合絲，由下列重量百分比構(gòu)成：金60%～80%，鈀0.5%～3.5%，其余為銀；該鍵合絲產(chǎn)品具有良好的抗氧化性，外觀基本呈黃金色，產(chǎn)品的性能與純金鍵合絲相近，適合于IC、COB封裝及高端LED封裝。封裝鍵合時，不需要任何氣體保護，產(chǎn)品成本較鍵合金絲相比，只有鍵合金絲的3/5～4/5左右。在產(chǎn)品的制備過程中，對鍵合絲進行2次深冷處理，改善了材料內(nèi)部晶體組織的排列，提高了材料的物理性能，改善了其鍵合性能。本產(chǎn)品在下游封裝時，打線模式為BSOB及BBOS時，線材與球體共晶得到保障。
【專利說明】
一種摻雜金合金鍵合絲及其深冷處理制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微電子封裝用金屬鍵合絲，尤其指一種摻雜金合金鍵合絲及其深冷處理制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子引線鍵合，是一種使用微細金屬線，利用熱、壓力、超聲波能量為使金屬引線與基板焊盤緊密焊合，實現(xiàn)芯片與基板間的電氣互連和芯片間的信息互通。在理想控制條件下，引線和基板間會發(fā)生電子共享或原子的相互擴散，從而使兩種金屬間實現(xiàn)原子量級上的鍵合。
[0003]目前在高端LED、C0B及多引腳IC集成電路封裝，鍵合線多用金線及鍍金銀合金線。由于鍵合金絲價格偏高，導致下游客戶的封裝成本增加。鍍金銀合金鍵合絲價格相對較低，但在高端LED、C0B及多引腳IC集成電路封裝技術(shù)中，需要有惰性氣體保護，但還是會出現(xiàn)鍵合氧化、銀離子電位迀移、焊點共晶不好等缺陷。在此背景下，研制與開發(fā)摻雜金合金鍵合絲，用于取代部分鍵合金絲及鍍金銀合金鍵合絲。
[0004]本發(fā)明的鍵合絲降低了封裝成本，克服了鍍金銀合金鍵合絲的鍵合性能不足，有效的提高了抗氧化性能、焊點能很好的共晶，阻止銀合金的電位迀移等，鍵合性能均能達到鍵合金絲的性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提高鍵合絲的抗氧化性能、降低下游客戶的封裝成本，以及克服鍍金銀合金鍵合絲封裝時出現(xiàn)線材氧化、推拉力不足、焊點滑球等現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，向社會提供一種摻雜金合金鍵合絲。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種摻雜金合金鍵合絲，由下列重量百分比構(gòu)成:金(Au ) 60%?80%、鈀(Pd ) 0.5%?3.5%，其余為銀(Ag )。以高純金為基體，摻雜高純銀及高純鈀，制備摻雜金合金鍵合絲;在制備過程中，采用液氮對該摻雜金合金鍵合絲進行2次低溫深冷處理，以獲得晶體均勻、性能優(yōu)良的摻雜金合金鍵合絲。
[0007]—種摻雜金合金鍵合絲深冷處理制備方法，包括以下步驟:
步驟一:將金、銀和鈀清洗，烘干備用；
步驟二:制備金銀合金鑄錠:將金和銀置于真空合金爐中，得到金銀合金鑄錠；
步驟三:制備銀鈀合金棒:將銀和鈀置于真空下拉連鑄爐中，得到銀鈀合金棒；
步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將一定量的金、金銀合金鑄錠、銀鈀合金棒放入真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到摻雜金合金棒；步驟五:均勻化深冷處理:將所述步驟四得到的摻雜金合金棒置于熱處理爐中保溫，然后迅速置于液氮中進行均勻化深冷處理；
步驟六:粗拉伸:將經(jīng)所述步驟五深冷處理后的摻雜金合金棒粗拉伸成線材；
步驟七:晶粒細化深冷處理:將所述步驟六得到的的線材置于熱處理爐中保溫，然后迅速置于液氮中進行晶粒細化深冷處理；
步驟八:表面清洗:將經(jīng)過所述步驟七深冷處理后的線材先用氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干；
步驟九:中拉伸:將經(jīng)所述步驟八清洗后的線材中拉伸成直徑更小的線材；
步驟十:細拉伸:將所述步驟九得到的線材細拉伸成直徑更小的絲材；
步驟十一:微細拉伸:將所述步驟十得到的絲材進行微細拉伸，拉伸成摻雜金合金鍵合絲；
步驟十二:熱處理:將所述步驟十一得到的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，進行連續(xù)退火處理；
步驟十三:復繞分裝:將所述步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺。
[0008]具體的，上述一種摻雜金合金鍵合絲深冷處理制備方法，包括以下具體步驟:
步驟一:將金、銀和鈀用濃度15.0%?25.0%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖洗后烘干備用；
步驟二:制備金銀合金鑄錠:按重量百分比，將60%?80%的金和20%?40%的銀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空合金爐中，抽真空進行中頻感應加熱，加熱至1100°C?1300°C;待材料完全恪化后，充入高純氬氣保溫30min?90min，然后將液態(tài)金銀合金倒入高純石墨槽中，得到金銀合金鑄錠；
步驟三:制備銀鈀合金棒:按重量百分比，將68%?72%的銀和28%?32%的鈀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至100tC?1300°C，待材料完全熔化后，充入高純氬氣保護，保溫30min?90min，然后進行下拉定向連鑄，得到直徑為Φ8πιπι的銀鈀合金棒；
步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將一定量的金、金銀合金鑄錠、銀鈀合金棒放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1100°c?1300°C，待材料完全恪化后，保溫15min?60min，并進行攪拌;攪拌后精煉30min?60min，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到直徑為Φ 8mm的摻雜金合金棒，該摻雜金合金棒的成分為金60%?80%、鈀0.5%?3.5%、其余為銀；
步驟五:均勻化深冷處理:將Φ 8mm的摻雜金合金棒置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在500°C?750°C保溫1h?24h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在_30°C?-100°C;將保溫后的直徑Φ8πιπι的摻雜金合金棒迅速置于-30°C?-100°C的液體中保持5s?1s時間進行均勻化深冷處理，徹底消除熔鑄產(chǎn)生的內(nèi)應力，并使得所摻雜的銀、鈀與金固溶更充分，晶體排列方向一致；
步驟六:粗拉伸:將經(jīng)步驟五深冷處理后的直徑Φ 8mm的摻雜金合金棒粗拉伸成直徑Φ1.2mm的線材；
步驟七:晶粒細化深冷處理:將直徑Φ 1.2mm的線材置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在400°C?700°C保溫0.5h?3h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在-20°C?_80°C ;將保溫后的直徑Φ 1.2mm的線材迅速置于-20 °C?-80 °C的液體中保持5s?1s進行晶粒細化深冷處理，徹底消除粗拉伸所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使摻雜金合金材料的晶體結(jié)構(gòu)得到細化，排列更密實；
步驟八:表面清洗:將經(jīng)過步驟七深冷處理后的直徑Φ 1.2mm的線材先用濃度為5%?30%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干；
步驟九:中拉伸:將經(jīng)步驟八清洗后的直徑Φ 1.2mm的線材中拉伸成直徑Φ 0.5mm的線材；
步驟十:細拉伸:將直徑Φ 0.5mm的線材細拉伸成直徑Φ 0.08mm?Φ 0.1Omm的絲材； 步驟^:微細拉伸:將直徑Φ 0.08mm?Φ 0.1Omm的絲材進行微細拉伸，拉伸成直徑Φ
0.01.Smm^ Φ 0.050mm的慘雜金合金鍵合絲；
步驟十二:熱處理:將直徑Φ 0.015mm?Φ 0.05mm的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，采用高純氮氣做為保護氣體，溫度300°C?5000C，速度40m/min?80m/min進行連續(xù)退火處理；
步驟十三:復繞分裝:將經(jīng)步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺，控制張力
0.8g?8.0g，單卷500m定尺。
[0009]優(yōu)選的，在所述制備方法中，金的純度多99.99%，所述銀的純度多99.99%，所述鈀的純度彡99.99%。
[00?0]優(yōu)選的，在所述制備方法中，步驟二中的金銀合金鑄錠的尺寸為寬度3cm?8cm、長度20cm、厚度1.5 cm。
[0011]優(yōu)選的，在所述制備方法中，高純石墨坩鍋和高純石墨槽的石墨材料純度多99.99%ο
[0012]優(yōu)選的，在所述制備方法中，抽真空時的真空度為1.0X 10—2Pa。
[0013]優(yōu)選的，在所述制備方法中，高純氬氣的純度純度多99.99%。
[0014]優(yōu)選的，在所述制備方法中，步驟五中的氮氣的純度純度多99.99%。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的摻雜金合金鍵合絲含金量為60?80%，產(chǎn)品成本較鍵合金絲相比，只有鍵合金絲的3/5?4/5左右;該鍵合絲具有良好的抗氧化性能，封裝鍵合時，不需要任何氣體保護，從而降低了下游客戶封裝時線材的成本。本發(fā)明克服了鍍金銀合金鍵合絲鍵合時二焊點植球不良、推拉力不足、滑球等鍵合性能不足;有效的提高了抗氧化性能、焊點能很好的共晶，阻止銀合金的電位迀移等，鍵合性能均能達到鍵合金絲的性能要求。
[0016]經(jīng)過兩次深冷處理，對摻雜金合金鍵合絲材料性能產(chǎn)生了影響，具體如下:
(1)轉(zhuǎn)化了金屬原子動能:金屬原子間既存在緊靠在一起的結(jié)合力，又存在使之分開的動能;深冷處理能部分轉(zhuǎn)移原子間的動能，從而使原子間結(jié)合更緊密，提高了金屬的性能；
(2)組織的細化:經(jīng)過深冷處理，使材料內(nèi)部粗大的晶體發(fā)生碎化，使材料晶體得到細化，從而增加了材料的強韌性；
(3 )轉(zhuǎn)化了材料內(nèi)部的殘余應力，使材料內(nèi)部內(nèi)應力集中的部位產(chǎn)生塑性流變，在隨后的復溫過程中，在材料空位表面產(chǎn)生微量應力，這各應力可以減少對材料內(nèi)部的損害，最終表現(xiàn)為材料磨損抗力的提高。
[0017]第一次均化深冷處理，能徹底消除材料在熔鑄過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力，使材料內(nèi)部粗大的晶體產(chǎn)生碎化，晶體排列方向更趨于一致，同時轉(zhuǎn)化了金屬原子動能，使金、銀、鈀原子間固溶更充份。
[0018]第二次晶粒細化深冷處理，徹底消除了材料粗拉所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使材料內(nèi)部內(nèi)應力產(chǎn)生朔性流變，使之在材料表面空位產(chǎn)生應力，最終使材料磨損抗力增加，以利于下一步的微細拉伸加工。同時使材料內(nèi)部晶粒經(jīng)過再一次的加熱及深冷過程，晶體進一步的碎化，晶體排列更密實。
[0019]利用本發(fā)明方法得到的摻雜金合金鍵合絲，材質(zhì)更致密，表面光滑，線型截面圓度一致。在金銀合金的基礎上，再摻雜添加鈀元素能改善材料硬度及延伸性能。本發(fā)明的方法可以改善材料的內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)，改善鍵合性能，在下游封裝時，打線模式為BSOB及BBOS時，線材與球體共晶得到保障;產(chǎn)品外觀保持黃金的金屬光澤，提高了產(chǎn)品的抗氧化性能。在后端的微細拉伸過程中，拉拔加工順暢，成品率可以提高10%?25%。本產(chǎn)品性能與純金鍵合絲相近，適合于IC、C0B封裝及高端LED封裝。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的摻雜金合金結(jié)合絲深冷處理制備方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]結(jié)合附圖對實施例描述，詳細說明本發(fā)明一種摻雜金合金鍵合絲的深冷處理制備方法的技術(shù)方案。在實施例一至三中，所用高純石墨坩鍋和高純石墨槽的石墨材料純度為99.99%;抽真空時的真空度為1.0 X 10—2Pa;所用高純氬氣的純度純度為99.99%;所用氮氣的純度純度為99.99%。
[0022]實施例一
步驟一:選取純度99.99%的金錠、純度99.99%的銀錠及純度99.99%的鈀片，用濃度15.0%氫氧化鈉清洗，再用去離子水沖洗后放入烘箱烘干備用；
步驟二:制備金銀合金鑄錠:按重量百分比，將80%的金錠和20%的銀錠放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空合金爐中，抽真空進行中頻感應加熱，加熱至1200°C;待材料完全熔化后，充入高純氬氣保溫60min，然后將液態(tài)金銀合金倒入高純石墨槽中，得到寬度3cm、長度20cm、厚度1.5 cm的金銀合金鑄錠；
步驟三:制備銀鈀合金棒:按重量百分比，將72%的銀和28%的鈀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1000°C，待材料完全熔化后，充入高純氬氣保護，保溫90min，然后進行下拉定向連鑄，得到直徑為Φ8_的銀鈀合金棒；
步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將7.16份的金、91.05份的金銀合金鑄錠、1.79份的銀鈀合金棒放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1100°C，待材料完全熔化后，保溫60min，并進行攪拌;攪拌后精煉40min，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到直徑為Φ 8mm的摻雜金合金棒，該摻雜金合金棒的成分為金80%、鈀0.5%、銀19.5%；
步驟五:均勻化深冷處理:將Φ 8mm的摻雜金合金棒置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在500°C保溫24h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在-30°C ；將保溫后的Φ 8mm的摻雜金合金棒迅速置于-30 V的液體中保持I Os時間進行均勻化深冷處理，徹底消除熔鑄產(chǎn)生的內(nèi)應力，并使得所摻雜的銀、鈀與金固溶更充分，晶體排列方向一致；
步驟六:粗拉伸:將經(jīng)步驟五深冷處理后的Φ 8mm的摻雜金合金棒粗拉伸成直徑Φ
1.2mm的線材； 步驟七:晶粒細化深冷處理:將直徑Φ 1.2mm的線材置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在500°C保溫1.5h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在_20°C ;將保溫后的Φ 1.2mm的線材迅速置于-20°C的液體中保持1s進行晶粒細化深冷處理，徹底消除粗拉伸所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使摻雜金合金材料的晶體結(jié)構(gòu)得到細化，排列更密實；
步驟八:表面清洗:將經(jīng)過步驟七深冷處理后的直徑Φ 1.2mm的線材先用濃度為30%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干；
步驟九:中拉伸:將經(jīng)步驟八清洗后的直徑Φ 1.2mm的線材中拉伸成直徑Φ 0.5mm的線材；
步驟十:細拉伸:將直徑Φ 0.5mm的線材細拉伸成直徑Φ 0.08mm的絲材；
步驟H:微細拉伸:將直徑Φ 0.08mm的絲材進行微細拉伸，拉伸成直徑Φ 0.015mm的摻雜金合金鍵合絲；
步驟十二:熱處理:將Φ 0.015mm的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，采用高純氮氣做為保護氣體，溫度500 °C，速度80m/min進行連續(xù)退火處理；
步驟十三:復繞分裝:將經(jīng)步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺，控制張力
0.8g，單卷500m定尺。
[0023]按上述方法制得的摻雜金合金鍵合絲，采用測試儀器YG002強力儀測試其物理性更穩(wěn)定，其拉斷力值上下波動可以控制在0.5g以內(nèi)，延伸率波動值可以控制在2%以內(nèi)，機械性能上與鍵合金絲無明顯區(qū)別。
[0024]實施例二
步驟一:選取純度99.99%的金錠、純度99.99%的銀錠及純度99.99%的鈀片，用濃度20.0%氫氧化鈉清洗，再用去離子水沖洗后放入烘箱烘干備用；
步驟二:制備金銀合金鑄錠:按重量百分比，將70%的金錠和30%的銀錠放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空合金爐中，抽真空進行中頻感應加熱，加熱至IlOOtC;待材料完全熔化后，充入高純氬氣保溫90min，然后將液態(tài)金銀合金倒入高純石墨槽中，得到寬度5cm、長度20cm、厚度1.5 cm的金銀合金鑄錠；
步驟三:制備銀鈀合金棒:按重量百分比，將70%的銀和30%的鈀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1200°C，待材料完全熔化后，充入高純氬氣保護，保溫60min，然后進行下拉定向連鑄，得到直徑為Φ 8mm的銀鈀合金棒；
步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將15.56份的金、77.77份的金銀合金鑄錠、6.67份的銀鈀合金棒放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1200°C，待材料完全熔化后，保溫40min，并進行攪拌;攪拌后精煉60min，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到直徑為Φ 8mm的摻雜金合金棒，該摻雜金合金棒的成分為金70%、鈀2%、銀28%;
步驟五:均勻化深冷處理:將Φ 8mm的摻雜金合金棒置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在600°C保溫18h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在_60°C ;將保溫后的Φ 8mm的摻雜金合金棒迅速置于-60 V的液體中保持8s時間進行均勻化深冷處理，徹底消除熔鑄產(chǎn)生的內(nèi)應力，并使得所摻雜的銀、鈀與金固溶更充分，晶體排列方向一致；
步驟六:粗拉伸:將經(jīng)步驟五深冷處理后的Φ 8mm的摻雜金合金棒粗拉伸成直徑Φ
1.2mm的線材； 步驟七:晶粒細化深冷處理:將直徑Φ 1.2mm的線材置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在400°C保溫3h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在-80°C ;將保溫后的Φ 1.2_的線材迅速置于-80°C的液體中保持5s進行晶粒細化深冷處理，徹底消除粗拉伸所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使摻雜金合金材料的晶體結(jié)構(gòu)得到細化，排列更密實；
步驟八:表面清洗:將經(jīng)過步驟七深冷處理后的直徑Φ 1.2mm的線材先用濃度為15%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干；
步驟九:中拉伸:將經(jīng)步驟八清洗后的直徑Φ 1.2mm的線材中拉伸成直徑Φ 0.5mm的線材；
步驟十:細拉伸:將直徑Φ 0.5mm的線材細拉伸成直徑Φ 0.09mm的絲材；
步驟H:微細拉伸:將直徑Φ 0.09mm的絲材進行微細拉伸，拉伸成直徑Φ 0.030mm的摻雜金合金鍵合絲；
步驟十二:熱處理:將Φ 0.030mm的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，采用高純氮氣做為保護氣體，溫度400°C，速度60m/min進行連續(xù)退火處理；
步驟十三:復繞分裝:將經(jīng)步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺，控制張力
5.0g,單卷500m定尺。
[0025]按上述方法制得的摻雜金合金鍵合絲，采用測試儀器YG002強力儀測試其物理性更穩(wěn)定，其拉斷力值上下波動可以控制在0.Sg以內(nèi)，延伸率波動值可以控制在2%以內(nèi)，機械性能上與鍵合金絲無明顯區(qū)別。
[0026]實施例三
步驟一:選取純度99.99%的金錠、純度99.99%的銀錠及純度99.99%的鈀片，用濃度25.0%氫氧化鈉清洗，再用去離子水沖洗后放入烘箱烘干備用；
步驟二:制備金銀合金鑄錠:按重量百分比，將60%的金錠和40%的銀錠放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空合金爐中，抽真空進行中頻感應加熱，加熱至1300°C;待材料完全熔化后，充入高純氬氣保溫30min，然后將液態(tài)金銀合金倒入高純石墨槽中，得到寬度8cm、長度20cm、厚度1.5 cm的金銀合金鑄錠；
步驟三:制備銀鈀合金棒:按重量百分比，將68%的銀和32%的鈀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1300°C，待材料完全熔化后，充入高純氬氣保護，保溫30min，然后進行下拉定向連鑄，得到直徑為Φ 8mm的銀鈀合金棒；
步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將16.41份的金、72.65份的金銀合金鑄錠、10.94份的銀鈀合金棒放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1300°C，待材料完全熔化后，保溫15min，并進行攪拌;攪拌后精煉30min，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到直徑為Φ 8mm的摻雜金合金棒，該摻雜金合金棒的成分為金60%、鈀3.5%、銀36.5%；
步驟五:均勻化深冷處理:將Φ 8mm的摻雜金合金棒置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在750°C保溫1h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在-100°C ;將保溫后的Φ 8mm的摻雜金合金棒迅速置于-100°C的液體中保持5s時間進行均勻化深冷處理，徹底消除熔鑄產(chǎn)生的內(nèi)應力，并使得所摻雜的銀、鈀與金固溶更充分，晶體排列方向一致；
步驟六:粗拉伸:將經(jīng)步驟五深冷處理后的Φ 8mm的摻雜金合金棒粗拉伸成直徑Φ1.2mm的線材；
步驟七:晶粒細化深冷處理:將直徑Φ 1.2mm的線材置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在700°C保溫0.5h;將體積比為1:1的丙酮與液氮加入到特制容器中，控制液體溫度在_50°C ；將保溫后的Φ 1.2mm的線材迅速置于-50°C的液體中保持8s進行晶粒細化深冷處理，徹底消除粗拉伸所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使摻雜金合金材料的晶體結(jié)構(gòu)得到細化，排列更密實；
步驟八:表面清洗:將經(jīng)過步驟七深冷處理后的直徑Φ 1.2mm的線材先用濃度為5%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干；
步驟九:中拉伸:將經(jīng)步驟八清洗后的直徑Φ 1.2mm的線材中拉伸成直徑Φ 0.5mm的線材；
步驟十:細拉伸:將直徑Φ 0.5mm的線材細拉伸成直徑Φ 0.1Omm的絲材；
步驟H:微細拉伸:將直徑Φ 0.1Omm的絲材進行微細拉伸，拉伸成直徑Φ 0.050mm的摻雜金合金鍵合絲；
步驟十二:熱處理:將Φ 0.05mm的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，采用高純氮氣做為保護氣體，溫度300 °C，速度40m/min進行連續(xù)退火處理；
步驟十三:復繞分裝:將經(jīng)步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺，控制張力
8.0g,單卷500m定尺。
[0027]按上述方法制得的摻雜金合金鍵合絲，采用測試儀器YG002強力儀測試其物理性更穩(wěn)定，其拉斷力值上下波動可以控制在1.0g以內(nèi)，延伸率波動值可以控制在2%以內(nèi)，機械性能上與鍵合金絲無明顯區(qū)別。
[0028]按照實施例一至三的方法制造的摻雜金合金鍵合絲，其效果等同于同類型的鍵合金絲，可應用于高端LED封裝，采用BSOB及BBOS打線模式，二焊點線尾與二焊球形共晶穩(wěn)定，無脫落和偏球現(xiàn)象，可以滿足高端LED、C0B及多引腳IC集成電路封裝要求。
[0029]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種摻雜金合金鍵合絲，由下列重量百分比構(gòu)成:金60%?80%、鈀0.5%?3.5%，其余為銀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜金合金鍵合絲，其特征在于:在其制備過程中，對所述摻雜金合金鍵合絲進行2次低溫深冷處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜金合金鍵合絲，其特征在于:所述金的純度多99.99%，所述銀的純度彡99.99%，所述鈀的純度彡99.99%。4.權(quán)利要求1?3中的任一種摻雜金合金鍵合絲深冷處理制備方法，包括以下步驟: 步驟一:將金、銀和鈀清洗，烘干備用； 步驟二:制備金銀合金鑄錠:將金和銀置于真空合金爐中，得到金銀合金鑄錠； 步驟三:制備銀鈀合金棒:將銀和鈀置于真空下拉連鑄爐中，得到銀鈀合金棒； 步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將一定量的金、金銀合金鑄錠、銀鈀合金棒放入真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到摻雜金合金棒；步驟五:均勻化深冷處理:將所述步驟四得到的摻雜金合金棒置于熱處理爐中保溫，然后迅速置于液氮中進行均勻化深冷處理； 步驟六:粗拉伸:將經(jīng)所述步驟五深冷處理后的摻雜金合金棒粗拉伸成線材； 步驟七:晶粒細化深冷處理:將所述步驟六得到的的線材置于熱處理爐中保溫，然后迅速置于液氮中進行晶粒細化深冷處理； 步驟八:表面清洗:將經(jīng)過所述步驟七深冷處理后的線材先用氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干； 步驟九:中拉伸:將經(jīng)所述步驟八清洗后的線材中拉伸成直徑更小的線材； 步驟十:細拉伸:將所述步驟九得到的線材細拉伸成直徑更小的絲材； 步驟十一:微細拉伸:將所述步驟十得到的絲材進行微細拉伸，拉伸成摻雜金合金鍵合絲； 步驟十二:熱處理:將所述步驟十一得到的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，進行連續(xù)退火處理； 步驟十三:復繞分裝:將所述步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種摻雜金合金鍵合絲深冷處理制備方法，包括以下步驟: 步驟一:將金、銀和鈀用濃度15.0%?25.0%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖洗后烘干備用； 步驟二:制備金銀合金鑄錠:按重量百分比，將60%?80%的金和20%?40%的銀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空合金爐中，抽真空進行中頻感應加熱，加熱至1100°C?1300°C;待所述材料完全熔化后，充入高純氬氣保溫30min?90min，然后將所述液態(tài)金銀合金倒入高純石墨槽中，得到金銀合金鑄錠； 步驟三:制備銀鈀合金棒:按重量百分比，將68%?72%的銀和28%?32%的鈀放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至100tC?1300°C，待所述材料完全熔化后，充入高純氬氣保護，保溫30min?90min，然后進行下拉定向連鑄，得到直徑為Φ 8mm的銀鈀合金棒； 步驟四:制備摻雜金合金棒:按重量百分比，將一定量的金、金銀合金鑄錠、銀鈀合金棒放入高純石墨坩鍋內(nèi)，并置于真空下拉連鑄爐中，抽真空加熱至1100°C?1300°C，待所述材料完全恪化后，保溫15min?60min，并進行攪拌;攪拌后精煉30min?60min，采用定向凝固方法，下拉連鑄得到直徑為Φ 8mm的摻雜金合金棒，所述摻雜金合金棒的成分為金60%?80%、鈀0.5%?3.5%、其余為銀； 步驟五:均勻化深冷處理:將所述步驟四得到的Φ 8mm的摻雜金合金棒置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在500 °C?750 °C保溫1h?24h ；將所述保溫后的Φ 8mm的摻雜金合金棒置于液氮中進行均勻化深冷處理； 步驟六:粗拉伸:將經(jīng)所述步驟五深冷處理后的Φ 8mm的摻雜金合金棒粗拉伸成Φ1.2mm的線材； 步驟七:晶粒細化深冷處理:將所述步驟六得到的Φ 1.2mm的線材置于熱處理爐中，填充氮氣保護，在400 °C?700 °C保溫0.5h?3h;將所述保溫后的Φ 1.2mm的線材迅速置于液氮中進行晶粒細化深冷處理； 步驟八:表面清洗:將經(jīng)過所述步驟七深冷處理后的Φ 1.2mm的線材先用濃度為5%?30%氫氧化鈉溶液清洗，再用去離子水沖清洗并烘干； 步驟九:中拉伸:將經(jīng)所述步驟八清洗后的Φ 1.2mm的線材中拉伸成Φ 0.5mm的線材；步驟十:細拉伸:將所述步驟九得到的Φ 0.5mm的線材細拉伸成Φ 0.08mm?Φ 0.1Omm的絲材； 步驟^--:微細拉伸:將所述步驟十得到的Φ 0.08mm?Φ 0.1Omm的絲材進行微細拉伸，拉伸成Φ 0.015mm?Φ 0.050mm的摻雜金合金鍵合絲； 步驟十二:熱處理:將所述步驟i^一得到的Φ 0.015mm?Φ 0.05mm的摻雜金合金鍵合絲置于連續(xù)退火系統(tǒng)中，采用高純氮氣做為保護氣體，溫度300°C?500°C，速度40m/min?80m/min進行連續(xù)退火處理； 步驟十三:復繞分裝:將所述步驟十二處理后的摻雜金合金鍵合絲單卷定尺，控制張力0.8g?8.0g，單卷500m定尺。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:在所述步驟五中所述Φ8mm的摻雜金合金棒在_30°C?-100°C的液氮中保持5s?1s進行均勻化深冷處理。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:在所述步驟七中所述Φ1.2mm的線材在-20 0C?-80 0C的液氮中保持5s?I Os進行晶粒細化深冷處理。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述高純石墨坩鍋和高純石墨槽的石墨材料的純度彡99.99%。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述高純氬氣的純度純度多99.99%，所述氮氣的純度純度多99.99% ο10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述抽真空時的真空度為1.0X 10—2Pa0
【文檔編號】B22D11/041GK106011516SQ201610373064
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】吳國防, 李凱, 王玉忠, 邢路劍, 肖超, 楊愛國, 王宇航, 杜中元, 杜津
【申請人】河北德田半導體材料有限公司