一种银合金键合丝及其制备方法与流程

本发明涉及键合丝，具体涉及一种银合金键合丝及其制备方法。

背景技术：

1、键合丝(bonding wire，又称键合线)是连接芯片与外部封装基板(substrate)和/或多层线路板(pcb)的主要连接方式。键合丝的发展趋势，从产品方向上，主要是线径细微化、高车间寿命(floorlife)以及高线轴长度；从化学成分上，主要有铜线(包括裸铜线、镀钯铜线、闪金镀钯铜线)在半导体领域大幅度取代金线，而银线和银合金线在led以及部分ic封装应用上取代金线。由于电子产品小型化和细薄化的发展要求，半导体行业通过芯片厚度减薄(wafer thinning)、封装采用芯片堆栈(die stacking)、倒装芯片(flip chip)、晶圆级封装(wafer level packaging)、2.5d和3d封装等方法来应对，然而传统的键合封装(wire bonding)仍然是主流封装形式。

2、现有的合金丝抗氧化性和成球性都较差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是：提供一种银合金键合丝及其制备方法，本发明的银合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性，其制备方法工艺简单，通过拉力测试装置进行拉力测试，能够在入库前将测试不合格的键合丝进行剔除，提升入库的键合丝的合格率，保证入库的键合丝的整体质量。

2、本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种银合金键合丝，由以下重量百分比的材料制备而成，钯1.1％-2.2％，金4.2-9.6％，微量元素300-800ppm，其余为银。

3、优选的，所述微量元素为钙、铁、铱、硅中的一种或者是多种组合。

4、优选的，所述方法包括以下步骤，

5、s1、按照上述配比进行配料；

6、s2、在银原料中按事先确定的材料用料比例加入au、pd和微量元素，经过定向连续拉工艺，获得直径为6～8mm的线材；

7、s3、将线材进行均匀化退火，冷却至室温过程一直通入保护气；

8、s4、对熔铸步骤得到的线材进行拉丝，获得直径为18～50um的银合金键合丝粗品；

9、s5、将拉丝后的银合金键合丝再次进行退火；

10、s6、表面清洗，烘干；

11、s7、对银合金键合丝进行取样，然后放入拉力测试装置中进行拉力测试；

12、s8、测试合格后将成品银合金键合丝进行复绕、分卷、包装。

13、优选的，所述步骤s3中控制退火温度为650-850℃，退火时间为3-6小时，保护气氛为氮气。

14、优选的，所述步骤s5中退火温度为450-650℃，退火时间为2-6秒，保护气氛为98％的氮气加2％的氢气。

15、优选的，所述步骤s7中拉力测试装置包括测试架、夹持组件和拉伸组件，所述夹持组件和拉伸组件均安装在测试架上；所述夹持组件用于夹持银合金键合丝的一端，所述拉伸组件用于夹持银合金键合丝的另一端且对银合金键合丝产生拉力。

16、优选的，所述拉伸组件包括液压缸、数显拉力传感器、夹持头、拉伸筒和保护机构，所述液压缸安装在测试架上，所述拉伸筒与液压缸的输出端连接，所述夹持头与数显拉力传感器连接，所述夹持头用于夹持银合金键合丝的端部，所述保护机构用于连接数显拉力传感器和拉伸筒，当所述液压缸施加的拉力大于数显拉力传感器能够承受的最大拉力时所述保护机构断开数显拉力传感器和拉伸筒之间的连接。

17、优选的，所述保护机构包括活塞头、磁块一和磁块二，所述拉伸筒内设置有与活塞头配合的活塞孔，所述磁块一活动安装在活塞孔内，所述磁块二固定安装在活塞孔的孔底，所述磁块一可与磁块二吸合，所述活塞头与磁块一通过连接杆一连接，所述活塞头远离连接杆一的一端通过连接杆二与数显拉力传感器连接。

18、优选的，所述保护机构还包括环形气囊、定位板和连接管，所述定位板安装在活塞孔内，所述定位板上设置有供连接杆一活动的通孔，所述环形气囊安装在定位板上靠近磁块一的一侧，所述连接管一端与环形气囊连通，另一端与活塞孔靠近数显拉力传感器的一端连接。

19、优选的，所述夹持组件包括夹持头、连接杆三和导向座，所述连接杆三安装在测试架上，所述夹持头安装在连接杆三上远离测试架的一端，所述夹持头用于夹持银合金键合丝的端部，所述导向座安装在测试架上，所述导向座上设置有与银合金键合丝配合的导向孔。

20、与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的银合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性，其制备方法工艺简单，通过拉力测试装置进行拉力测试，能够在入库前将测试不合格的键合丝进行剔除，提升入库的键合丝的合格率，保证入库的键合丝的整体质量。

技术特征：

1.一种银合金键合丝，其特征在于：由以下重量百分比的材料制备而成，钯1.1％-2.2％，金4.2-9.6％，微量元素300-800ppm，其余为银。

2.根据权利要求1所述的一种银合金键合丝，其特征在于：所述微量元素为钙、铁、铱、硅中的一种或者是多种组合。

3.一种如权利要求2所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，

4.根据权利要求3所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中控制退火温度为650-850℃，退火时间为3-6小时，保护气氛为氮气。

5.根据权利要求3所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中退火温度为450-650℃，退火时间为2-6秒，保护气氛为98％的氮气加2％的氢气。

6.根据权利要求3所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述步骤s7中拉力测试装置包括测试架(1)、夹持组件和拉伸组件，所述夹持组件和拉伸组件均安装在测试架(1)上；所述夹持组件用于夹持银合金键合丝(4)的一端，所述拉伸组件用于夹持银合金键合丝(4)的另一端且对银合金键合丝(4)产生拉力。

7.根据权利要求6所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述拉伸组件包括液压缸(7)、数显拉力传感器(6)、夹持头(3)、拉伸筒(8)和保护机构，所述液压缸(7)安装在测试架(1)上，所述拉伸筒(8)与液压缸(7)的输出端连接，所述夹持头(3)与数显拉力传感器(6)连接，所述夹持头(3)用于夹持银合金键合丝(4)的端部，所述保护机构用于连接数显拉力传感器(6)和拉伸筒(8)，当所述液压缸(7)施加的拉力大于数显拉力传感器(6)能够承受的最大拉力时所述保护机构断开数显拉力传感器(6)和拉伸筒(8)之间的连接。

8.根据权利要求7所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述保护机构包括活塞头(17)、磁块一(15)和磁块二(14)，所述拉伸筒(8)内设置有与活塞头(17)配合的活塞孔(13)，所述磁块一(15)活动安装在活塞孔(13)内，所述磁块二(14)固定安装在活塞孔(13)的孔底，所述磁块一(15)可与磁块二(14)吸合，所述活塞头(17)与磁块一(15)通过连接杆一(16)连接，所述活塞头(17)远离连接杆一(16)的一端通过连接杆二(19)与数显拉力传感器(6)连接。

9.根据权利要求8所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述保护机构还包括环形气囊(12)、定位板(11)和连接管(10)，所述定位板(11)安装在活塞孔(13)内，所述定位板(11)上设置有供连接杆一(16)活动的通孔，所述环形气囊(12)安装在定位板(11)上靠近磁块一(15)的一侧，所述连接管(10)一端与环形气囊(12)连通，另一端与活塞孔(13)靠近数显拉力传感器(6)的一端连接。

10.根据权利要求6所述的一种银合金键合丝的制备方法，其特征在于：所述夹持组件包括夹持头(3)、连接杆三(2)和导向座(5)，所述连接杆三(2)安装在测试架(1)上，所述夹持头(3)安装在连接杆三(2)上远离测试架(1)的一端，所述夹持头(3)用于夹持银合金键合丝(4)的端部，所述导向座(5)安装在测试架(1)上，所述导向座(5)上设置有与银合金键合丝(4)配合的导向孔。

技术总结
本发明公开了一种银合金键合丝及其制备方法，键合丝包括钯1.1％‑2.2％，金4.2‑9.6％，微量元素300‑800ppm，其余为银。制备方法包括S1、按照上述配比进行配料；S2、在银原料中按事先确定的材料用料比例加入Au、Pd和掺杂元素，经过定向连续拉工艺，获得直径为6～8mm的线材；S3、将线材进行均匀化退火；S4、对熔铸步骤得到的线材进行拉丝；S5、将拉丝后的银合金键合丝再次进行退火；S6、表面清洗，烘干；S7、对银合金键合丝进行取样，然后放入拉力测试装置中进行拉力测试；S8、测试合格后将成品银合金键合丝进行复绕、分卷、包装。本发明的银合金键合丝具有良好抗氧化性和成球性，其制备方法工艺简单，通过拉力测试装置进行拉力测试，保证入库的键合丝的整体质量。

技术研发人员：王佑任,彭庶瑶,彭晓飞,霍建平
受保护的技术使用者：江西蓝微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25