金属焊线及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属焊线，包括组分：银，所述银的重量百分比为90.00%-99.99%，钯，所述钯的重量百分比为0.0001%-9.9997%,铜，所述铜成分的重量百分比为0.0001%-9.9997%。本发明还提供了一种金属焊线的制造方法，利用本发明提供的特定的制造方法来制造由两种或两种以上的金属元素配制成的银合金焊线，本发明制造的焊线，不仅能达到纯金焊线的技术效果，同时也大幅度降低制造成本。
【专利说明】金属焊线及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料【技术领域】，尤其涉及一种金属焊线及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体器件封装工艺中，借助于半导体封装导线连接芯片与电路基板，以实现 芯片与电路基板之间的信号及电流传递。金属焊线常被用作半导体封装导线，此种金属焊 线要求有适度的强度、延展性、弯曲度、熔点、导电性、硬度以及与集成电路（1C)芯片的焊 接能力等主要特性。
[0003] 传统的金属焊线主要是纯金线作为引线材料，此种焊线具有较佳的延展性及导电 性。但由于近10年来金价大幅上涨，纯金焊线的成本增加，从而造成整体半导体器件成本 增加。因此，在1C、表面声波（SAW)、发光二极管（LED)产业开始推出用铜线取代纯金线作为 引线材料。但是，由于铜线具有易氧化、易腐蚀、可靠性差、硬度高、焊接作业参数窄、焊线速 度低、良率不佳、晶片容易破损等缺陷，特别是在新兴热门的叠球焊线接合封装制做工艺 上，使用铜线存在极大的困难。
[0004] 由于上述原因，人们志在试验出一种合适的金属来制作金属焊线。金属银作为电 和热的良导体，价格虽比铜高，但比金低廉，同时无铜线易氧化及硬度过高的问题，在焊线 接合制程中是一种新的焊线材料。但是，如果采用纯银作为金属焊线的话，在使用的时候 接，容易与晶片上的铝镀层发生化学反应从而产生Ag 2Al或Ag4Al等介金属化合物和孔洞； 在高压、高温或高湿的可靠性试验环境下，介金属化合物还容易龟裂；另外，在湿气腐蚀以 及在含水气环境通电时，纯银焊线会产生严重的银电解离子迁移，导致正负极短路及元件 实效。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种金属焊线及其制作方法，以解决上述现有技术中存在的 缺陷。
[0006] 为实现本发明的目的，本发明提供了一种金属焊线，包括组分：银，所述银的重量 百分比为90. 00%-99. 99%，钯，所述钯的重量百分比为0. 0001%-9. 9997%，铜，所述铜成分的 重量百分比为〇. 〇〇〇1%-9. 9997%。
[0007] 其中，还包括组分：镁，所述镁的重量百分比为0. 0001-9. 9997%，以及重量百分比 为 0· 0001-9. 9997% 的镓。
[0008] 本发明还提供了一种金属焊线的制造方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤一：材料准备，准备重量百分比为银成分90. 00%-99. 99%的金属原料；
[0010] 步骤二：合金熔炼，将所述金属原料置入真空熔炉进行熔炼，并在该真空熔炉中加 入重量百分比为0. 0001%-9. 9997%的钯和重量百分比为0. 0001%-9. 9997%的铜进行混合熔 炼，在氩气保护下，直接连铸出直径为6. 0mm的线坯；
[0011] 步骤三：合金拉伸，将所述线坯拉伸为预定线经的银合金焊线；
[0012] 步骤四：合金清洗、退火，将所述银合金焊线进行表面清洗及热退火处理。
[0013] 其中，在步骤二中，还可以添加重量百分比为0.0001-9. 9997%的镁，以及重量百 分比为0. 0001-9. 9997%的镓。
[0014] 本发明利用特定的制造方法来制造由两种或两种以上的金属元素配制成的银合 金焊线，本发明制造的焊线，不仅能达到纯金焊线的技术效果，同时也大幅度降低制造成 本。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限制本发明的保护范围。
[0016] 本发明提供了 一种金属焊线，包括组分：银，所述银的重量百分比为 90. 00%-99. 99%，钯，所述钯的重量百分比为0. 0001%-9. 9997%，铜，所述铜成分的重量百分 比为 0· 0001%-9· 9997%。
[0017] 其中，还包括组分：镁，所述镁的重量百分比为0. 0001-9. 9997%，以及重量百分比 为 0· 0001-9. 9997% 的镓。
[0018] 本发明还提供了一种金属焊线的制造方法，包括以下步骤：
[0019] 步骤一：材料准备，准备重量百分比为银成分90. 00%-99. 99%的金属原料；
[0020] 步骤二：合金熔炼，将所述金属原料置入真空熔炉进行熔炼，并在该真空熔炉中加 入重量百分比为0. 0001%-9. 9997%的钯和重量百分比为0. 0001%-9. 9997%的铜进行混合熔 炼，在氩气保护下，直接连铸出直径为6. 0mm的线坯；
[0021] 需要说明的是，将适量的具有银成分的主要金属原料置入于真空炉内进行熔炼， 并且，在真空熔炉中加入具有Pd及Cu的次要金属原料进行混合熔炼，由真空熔炉炼出银 合金并连铸线坯。该银合金线坯的组成成分包含：重量百分比为90. 00?99. 99%的银， 重量百分比为〇. 0001?9. 9997%的钯，以及重量百分比为0. 0001?9. 9997%铜，此外，还 可在熔炼过程中加入微量金属原料，使炼制的银合金线坯的组成成分还具有重量百分比为 0. 0001?9. 9997%的镁（Mg)，以及重量百分比为0. 0001?9. 9997%的镓（Ga)。
[0022] 步骤三：合金拉伸，将所述线坯拉伸为预定线经的银合金焊线；
[0023] 本步骤中，从银合金线坯直径6. 0mm取样进行化学分析。后粗拉至直径1. 0mm，再 细拉至直径0. 5_，最后微拉至直径0. 05-0. 01mm范围的特定银合金焊线。
[0024] 步骤四：合金清洗、退火，将所述银合金焊线进行表面清洗及热退火处理。
[0025] 本步骤中，对所述银合金焊线进行表面清洗，再进行热退火处理，使银合金焊线 的断裂荷重及延伸率等物理性能符合预定的所需范围。
[0026] 本发明中的焊线可以在通用的半导体器件封装焊机上，在有氮气保护下进行焊 接，与相同规格的金焊线相比，测定接合拉力及剪切力数值。
[0027] 上述本发明的银合金焊线可应用于1C、发光二极管（LED)及表面声波（SAW)封装 作为导线之用。其实验效果如下表1:
[0028]
【权利要求】
1. 一种金属焊线，其特征在于，包括组分：银，所述银的重量百分比为90. 00%-99. 99%， 钯，所述钯的重量百分比为0. 〇〇〇l%-9. 9997%，铜，所述铜成分的重量百分比为 0.0001%-9, 9997%〇
2. 根据权利要求所述的金属焊线，其特征在于，还包括组分：镁，所述镁的重量百分比 为0. 0001-9. 9997%，以及重量百分比为0. 0001-9. 9997%的镓。
3. -种金属焊线的制造方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：材料准备，准备重量百分比为银成分90. 00%-99. 99%的金属原料； 步骤二：合金熔炼，将所述金属原料置入真空熔炉进行熔炼，并在该真空熔炉中加入重 量百分比为0. 〇〇〇1%-9. 9997%的钯和重量百分比为0. 0001%-9. 9997%的铜进行混合熔炼， 在氩气保护下，直接连铸出直径为6. 0mm的线坯； 步骤三：合金拉伸，将所述线坯拉伸为预定线经的银合金焊线； 步骤四：合金清洗、退火，将所述银合金焊线进行表面清洗及热退火处理。
4. 根据权利要求3所述的金属焊线的制造方法，其特征在于，在步骤二中，还可以添加 重量百分比为〇. 0001-9. 9997%的镁，以及重量百分比为0. 0001-9. 9997%的镓。
【文档编号】H01L23/49GK104218012SQ201310215188
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】何广年, 曹颜顺 申请人:天津市金龙焊接材料有限公司