专利名称：铝硅键合线的无模连铸工艺方法
技术领域：
本发明属于合金材料的冶炼和加工，它具体涉及铝硅键合线的无模连铸工艺方法。
背景技术：
在集成电路的封装中键合线是封装的主要材料，是硅片与外部框架的连线。键合线有多种材料，近年来研究和使用最多的是AL-1％SI铝硅合金键合线，它具有性能好、成本低的优点。在制造铝硅键合线过程中，获取柱状晶坯料线材是其必要条件。目前大家公认的热型连铸技术由日本人发明，其实质是将连铸中的冷铸型变为热铸型，避免在铸型壁上形核，形成了单向凝固条件，从而得到单向凝固的柱状晶铸锭。国内在此基础上进行了广泛深入研究，但其连铸过程中均未摆脱铸型，所生产的键合线AL-1％Si线材能真正成功地应用于实际生产的，目前还未见报道。其它生产厂家试制高强度超细键合铝线过程中均采用进口键合线AL-1％Si线材，因此解决AL-1％SI线材是发展和生产键合线极细丝的关键。
发明内容
本发明的目的是克服前述的技术难题并为获取键合铝线AI-1％Si线材的柱状晶组织结构特提出本方案——铝硅键合线的无模连铸工艺方法，它采取了新型的无模连铸技术措施，能脱开铸型，解决在快速冷却条件下保证沿纵向散热，获取了单向排列的柱状晶组织棒料。
按如上构思，本方案所提出的铝硅键合线的无模连铸工艺方法，其特征是该无模连铸的产品具有单向柱状晶的结构，它的工艺过程如下①制备中间合金取纯铝99.999％、单晶硅99.999％制成AL-(10～20％)SI合金铸锭；
②在熔炼炉的纯铝熔液中加入中间合金铸锭制成AL-(0.85-1.15％)SI熔液，合金一体熔化温度720-780℃；③熔炼炉中的熔液用氮气或氩气保护，从连铸炉侧面插入牵引棒，引出熔料，送至导轮，其出口温度为720-780℃；④冷却水流量70-120L/H，冷却介质温度0-15℃；⑤牵引出棒料的牵引速度500-1500mm/min，连铸过程的保护气体为氮气或氩气。静压面高度5-15mm。
采用本方案能体现如下的优越性由于该技术取消了结晶器铸型，利用铝合金的表面张力，缩短了固-液两相区距离，大大提高了固-液界面的温度梯度，加之合理控制冷却介质的冷却强度，保证沿纵向方向散热，获取了单向排列的柱状晶组织棒料，棒料直径为φ5-φ8mm，它是生产键合铝线极细丝所需的理想坯料。无模连铸过程中各个工艺参数合理匹配，能获取最佳柱状晶取向，为后续拔丝过程奠定了良好的组织基础。
图1是本方案铝硅键合线的无模连铸工艺方法的示意图。
具体实施例方式本技术是在制备AL-(0.85-1.15)％Si合金线材之前，先制备AL-(10％-20％)Si铝硅中间合金铸锭，然后在熔炼炉的纯铝熔液中加入中间合金铸锭，制成AL-(0.85-1.15％)SI熔液，本方案的成品线材的合金成分为AL+(0.85-1.15％)Si，其中AL的纯度99.999％，其余成分Fe、Cu、Mg、Mn等含量＜100ppm，Si为单晶硅，纯度99.999％。该技术根据铝硅二元合金相图原理，利用液体铝硅合金的表面张力，在自制的水平连铸设备上用牵引棒引出熔化状态的合金，实现了键合线AI-1％Si合金线材的无模连铸。与其它AI-1％Si合金有模连铸相比，取消了铸模，使连铸过程中固-液两相区为极薄的端面，这样固-液界面的温度梯度足够大，避免了凝固界面的前沿产生成分过冷或外来核心，使柱状晶横向生长受到限制；另外通过严格控制冷却水的冷却强度，保证沿纵向方向散热，获得了均匀的单向柱状晶组织棒料。
经反复工艺试验，本方案的最佳工艺参数为中间合金硅含量10-20％；合金一体溶化温度720-780℃；棒料出口温度720-780℃；冷却介质流量70-120L/H；冷却介质温度0-15℃；棒料牵引速度500-1500mm/min；连铸过程的保护气体为氮气或氩气，静压面高度5-15mm。
权利要求
1.一种铝硅键合线的无模连铸工艺方法，其特征是该无模连铸的产品具有单向柱状晶的结构，它的工艺过程如下①制备中间合金取纯铝99.999％、单晶硅99.999％制成AL-(10～20％)SI合金铸锭；②在熔炼炉的纯铝熔液中加入中间合金铸锭，制成AL-(0.85-1.15％)SI溶液，合金一体熔化温度720-780℃；③熔炼炉中的熔液用氮气或氩气保护，从连铸炉侧面插入牵引棒，引出熔料，送至导轮，其出口温度为720-780℃；④冷却水流量70-120L/H，冷却介质温度0-15℃；⑤牵引出棒料的牵引速度500-1500mm/min，连铸过程的保护气体为氮气或氩气，静压面高度5-15mm。
全文摘要
本发明属于合金材料的冶炼和加工，它具体涉及一种集成电路用键合线AI－1％Si线材的无模连铸技术。在该工艺中，首先制备AL－(10％－20％)Si铝硅中间合金铸锭，再向纯铝熔液中加入中间合金铸锭，制成AL－(0.85－1.15％)SI熔液，用无模连铸方式制成铝硅合金单向柱状晶组织线材。该技术最大特点是取消了铸型，利用铝合金溶液的表面张力直接牵引并迅速冷却，形成了极薄的固－液两相区，大大提高了固－液界面的温度梯度，加之准确控制冷却水的冷却强度和合金液的静压面，保证沿线材纵向方向散热，获取了单向均匀排列的柱状晶组织结构,棒料直径为φ5－φ8mm，它是生产键合铝线所需的理想坯料。该成品获取的最佳柱状晶取向，为后续拔制键合线极细丝奠定了良好的组织基础。
文档编号B22D11/01GK1718314SQ20051001446
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者石海仁 申请人:天津世星电子材料有限公司