本发明属于半导体材料技术领域，主要涉及一种耐腐蚀性能好、抗变色的高性能键合合金线及其制备方法。
背景技术：
键合银合金线由于其优秀的电学性能（可降低器件高频噪声、降低大功率LED发热量等）及适当的成本因素，且在LED封装中可以有效降低光衰，提高转化率，键合合金线的诸多优势使其开始应用于微电子封装中，尤其在LED封装中。但现有的LED封装过程中，其塑封材料中都含有少量的单质硫或硫的化合物，致使现有的合金线在塑封之后由于其耐腐蚀性能有限，出现键合合金线被硫化，产生变色、发黑等现象，尤其在管脚处较为明显，被硫化的键合合金线由于其电阻增加，从而导致发热量增加，进一步加深了其硫化程度，增加了LED器件的光衰率，并降低了LED器件的可靠性和寿命。由此，提高键合合金线耐腐蚀性能、增强抗变色特性能够加快键合合金线在微电子封装中的应用。
现有的键合合金线增加耐腐蚀性能的方法主要有表面处理法和贵金属合金法。表面处理法是在键合合金线表面上镀一层稳定金属保护膜，该保护膜可以有效的改善键合合金线的耐腐蚀性能和增加抗变色特性，但镀上保护膜之后，由于镀膜金属与合金线为异种金属，从而导致键合合金线在烧球过程中出现偏球、高尔夫球等现象，进而降低了第一焊点焊接强度。贵金属合金法主要是在银基合金中添加质量比较高的Au、Pd、Pt等贵金属，以提高键合合金线耐腐蚀性能，贵金属合金法虽可以有效的提高键合合金线耐腐蚀性能，但成本增加过高，进而增加了LED器件的成本。硫化腐蚀实质上是一个电化学腐蚀过程，键合合金线中由于晶界、杂质、偏析及变形不均匀等因素都可以引起金属中产生电化学性质差别，金属中的第二相颗粒与合金基体的电极电位明显不同，进而产生电化学腐蚀，致使键合合金线颜色变黑。由此，合金熔炼过程中适当添加一些元素，有效的降低合金基体中的电极电位，可以有效的增加键合合金线的耐腐蚀性能。因此，开发耐腐蚀性好、抗变色性能优异的家和合金线原材料及制备方法对于加快键合合金线在LED封装中的应用具有重要意义。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种耐腐蚀性好、抗变色性能优异的键合合金线。
实现本发明的技术方案是：一种耐腐蚀键合合金线的制备方法，步骤如下：
（1）将Ag/Y中间合金、Pd、In及Ag分层放入高真空中频感应熔炼炉的坩埚中，对高真空中频感应熔炼炉的炉膛抽真空，真空度高于6×10-2Pa后利用高纯Ar2清洗两次，之后充入高纯Ar2至0.01-0.1Mpa，加热熔化合金，待合金完全溶解变透亮后停止加热，静置10-15分钟，然后采用竖直连铸方法制备直径为6-10mm的键合合金线坯料；
（2） 将步骤（1）中键合合金线坯料进行冷加工和热处理，制备出键合合金线。
步骤（1）中Ag/Y中间合金利用高真空中频感应熔炼炉、采用上下双坩埚法制备，坩埚为高纯石墨坩埚，两石墨坩埚上下重叠放置，上坩埚底部开有小孔，上坩埚通过型面配合与下坩埚固定；
具体步骤为：
1）称取质量分数为3-5%的钇和质量分数为95-97%的银，分层放置在上坩埚中，上坩埚通过型面与下坩埚固定，并将两石墨坩埚固定在中频电源线圈中；
2）在上坩埚中心上方设有保护气气管，所述保护气气管距上坩埚边缘的垂直高度为5-20mm，保护气气管的出口与上坩埚平行；
3）对高真空中频感应熔炼炉的炉膛抽真空，真空度高于6×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，抽真空至炉膛真空度高于5×10-2Pa，加热熔化银钇合金，等合金开始熔化时，打开上坩埚上部的保护气阀门，充入Ar2保护气体，保护气体流量为0.1-0.5L/min，合金熔化后从上坩埚底部孔流入下坩埚，等上坩埚内合金全部流入下坩埚后，停止加热，并关闭保护气体阀门；
4）将银钇合金静置5-10分钟后，冷却得到银钇中间合金。
步骤（1）中Ag/Y中间合金、Pd、Cu、In及Ag经计算后，各成分的重量百分比为：Pd 3～15%，Cu 0.5～5.0%，In 0.1～2.0%，Y 0.01～0.1%，余量为Ag。
步骤（2）中对键合合金线坯料冷加工至直径2.0-4.0mm后，对键合合金线坯料在真空中进行热处理，热处理温度450-550℃，热处理时间为30-120分钟，之后随炉冷却得到键合合金线。
步骤（2）中热处理后的键合合金线坯料冷加工至1.0-1.2mm过程中，冷加工压缩率为20-25%。
Ag的纯度不低于99.995%，Pd的纯度不低于99.99%，Cu的纯度不低于99.995%，In的纯度不低于99.99%，Y的纯度不低于99.9%。
键合合金线的晶粒尺寸不高于10μm。
本发明的有益效果是：稀土元素Y具有特殊的结构和性质，Y的加入使Ag-Y固溶体晶内与晶界的电极电位差下降，可使腐蚀反应减缓，从而使键合合金线的抗硫化和抗变色能力增强。此外，电负性较高的硫与氧易于和银产生腐蚀，而钇对于硫、氧有脱除作用，合金中钇元素为表面活性物质，有随银富集在基体表面的倾向，而且在表面形成致密均匀的氧化膜，在相当程度上阻止外界杂质原子向合金内部扩散，消除有害杂质对合金的不利影响，从而延缓表面变色。金属In能细化晶粒，形成较为致密的结构，从而提高银合金的抗变色性能。该键合合金线具有良好的耐腐蚀性能和抗变色特性，可以应用在含有少量硫单质或硫化合物的塑封材料封装的LED中，适应了大功率LED中键合连接的要求。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀键合合金线的制备方法，其中，该键合合金线的原材料由纯度不低于99.995%的纯Ag、纯度不低于99.99%的纯Pd、纯度不低于99.995%的纯Cu、纯度不低于99.99%的纯In及纯度不低于99.9%的纯Y组成。
该键合合金线的制备方法如下：
（1）银钇中间合金制备，制备银钇中间合金时采用高真空中频感应熔炼炉，采用上下双坩埚制备法制备，坩埚材料为高纯石墨坩埚，两坩埚上下重叠放置，上坩埚底部开有小孔，且通过型面配合与下坩埚固定。银钇中间合金制备流程为：称取质量分数为3%的钇和质量分数为97%的银，分层放置在上坩埚中，上坩埚通过型面与下坩埚固定，并将两石墨坩埚固定在中频电源线圈中；在上坩埚中心上方设有保护气气管，所述保护气气管距上坩埚边缘的垂直高度为5mm，保护气气管的出口与上坩埚平行；对炉膛抽真空，真空度为5.0×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，抽真空至炉膛真空度至4.0×10-2Pa，加热熔化银钇合金，等合金开始熔化时，打开坩埚上部保护气阀门，充入Ar2保护气体，保护气体流量为0.1L/min，合金熔化后，从上坩埚底部孔流入下坩埚，等上坩埚内合金全部流入下坩埚后，停止加热，并关闭保护气体阀门；将银钇合金静置5分钟后，冷却得到银钇中间合金；
（2）银钇中间合金、钯、铟及纯银按下述比例称量计算，其中，Pd 3wt%，Cu 0.5wt%，In 0.1wt%，Y 0.01wt%，Ag余量，将其分层放入真空连铸设备坩埚中，对炉膛抽真空，真空度高于6.0×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，充入高纯Ar2至0.01Mpa后，加热熔化银合金，等合金透亮后停止加热，然后静置10分钟，然后采用竖直连铸方法制备直径6mm键合合金线坯料；
（3）对步骤（4）直径6mm键合合金线坯料进行冷加工，冷加工至直径2.0mm后，对键合合金线在真空中进行热处理，热处理温度450℃，热处理时间为120分钟，冷却方式为随炉冷却；之后进行热处理，热处理后的键合合金线冷加工至1.0mm过程中，冷加工压缩率为20%，制备相应规格的键合合金线。
通过热处理和大变形冷加工后的键合合金线晶粒尺寸不高于10μm。
实施例2
一种耐腐蚀键合合金线的制备方法，其中，该键合合金线的原材料由纯度不低于99.995%的纯Ag、纯度不低于99.99%的纯Pd、纯度不低于99.995%的纯Cu、纯度不低于99.99%的纯In及纯度不低于99.9%的纯Y组成。
该键合合金线的制备方法如下：
（1）银钇中间合金制备，制备银钇中间合金时采用高真空中频感应熔炼炉，采用上下双坩埚制备法制备，坩埚材料为高纯石墨坩埚，两坩埚上下重叠放置，上坩埚底部开有小孔，且通过型面配合与下坩埚固定。银钇中间合金制备流程为：称取质量分数为4%的钇和质量分数为96%的银，分层放置在上坩埚中，上坩埚通过型面与下坩埚固定，并将两石墨坩埚固定在中频电源线圈中；在上坩埚中心上方设有保护气气管，所述保护气气管距上坩埚边缘的垂直高度为15mm，保护气气管的出口与上坩埚平行；对炉膛抽真空，真空度为5.5×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，抽真空至炉膛真空度至3.0×10-2Pa，加热熔化银钇合金，等合金开始熔化时，打开坩埚上部保护气阀门，充入Ar2保护气体，保护气体流量为0.3L/min，合金熔化后，从上坩埚底部孔流入下坩埚，等上坩埚内合金全部流入下坩埚后，停止加热，并关闭保护气体阀门；将银钇合金静置8分钟后，冷却得到银钇中间合金；
（2）银钇中间合金、钯、铟及纯银按下述比例称量计算，其中，Pd 10wt%，Cu 4.0wt%，In 1.0wt%，Y 0.05t%，Ag余量，将其分层放入真空连铸设备坩埚中，对炉膛抽真空，真空度为5.5×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，充入高纯Ar2至0.05Mpa后，加热熔化银合金，等合金透亮后停止加热，然后静置12分钟，然后采用竖直连铸方法制备直径8mm键合合金线坯料；
（3）对直径8mm键合合金线坯料进行冷加工，冷加工至直径3.0mm后，对键合合金线在真空中进行热处理，热处理温度500℃，热处理时间为90分钟，冷却方式为随炉冷却和热处理，制备相应规格的键合合金线。热处理后的键合合金线冷加工至1.1mm过程中，冷加工压缩率为23%。
通过热处理和大变形冷加工后的键合合金线晶粒尺寸不高于8μm。
实施例3
一种耐腐蚀键合合金线的制备方法，其中，该键合合金线的原材料由纯度不低于99.995%的纯Ag、纯度不低于99.99%的纯Pd、纯度不低于99.995%的纯Cu、纯度不低于99.99%的纯In及纯度不低于99.9%的纯Y组成。
该键合合金线的制备方法如下：
（1）银钇中间合金制备，制备银钇中间合金时采用高真空中频感应熔炼炉，采用上下双坩埚制备法制备，坩埚材料为高纯石墨坩埚，两坩埚上下重叠放置，上坩埚底部开有小孔，且通过型面配合与下坩埚固定。银钇中间合金制备流程为：称取质量分数为5%的钇和质量分数为95%的银，分层放置在上坩埚中，上坩埚通过型面与下坩埚固定，并将两石墨坩埚固定在中频电源线圈中；在上坩埚中心上方设有保护气气管，所述保护气气管距上坩埚边缘的垂直高度为20mm，保护气气管的出口与上坩埚平行；对炉膛抽真空，真空度为4.5×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，抽真空至炉膛真空度至4.0×10-2Pa，加热熔化银钇合金，等合金开始熔化时，打开坩埚上部保护气阀门，充入Ar2保护气体，保护气体流量为0.5L/min，合金熔化后，从上坩埚底部孔流入下坩埚，等上坩埚内合金全部流入下坩埚后，停止加热，并关闭保护气体阀门；将银钇合金静置10分钟后，冷却得到银钇中间合金；
（2）银钇中间合金、钯、铟及纯银按下述比例称量计算后，其中，Pd 15wt%，Cu 5.0wt%，In 2.0wt%，Y 0.1wt%，Ag余量，将其分层放入真空连铸设备坩埚中，对炉膛抽真空，真空度为5.0×10-2Pa，并进行两次高纯Ar2清洗后，充入高纯Ar2至0.1Mpa后，加热熔化银合金，等合金透亮后停止加热，然后静置15分钟，然后采用竖直连铸方法制备直径10mm键合合金线坯料；
（3）对直径10mm键合合金线坯料进行冷加工和热处理，冷加工至直径4.0mm后，对键合合金线在真空中进行热处理，热处理温度550℃，热处理时间为30分钟，冷却方式为随炉冷却，热处理后的键合合金线冷加工至1.2mm过程中，冷加工压缩率为25%热处理，制备相应规格的键合合金线。
通过热处理和大变形冷加工后的键合合金线晶粒尺寸不高于7μm。
通过试验发现，本发明的键合合金线与现有键合合金线相比，能明显提高耐腐蚀性，下表是通过实验得到的本发明的键合合金线与现有技术的键合合金线的性能数据：
注：试验条件为：在温度25℃、湿度50-55%的环境下放置在3%的氨水溶液中。
从上表可以看出，本发明的耐腐蚀键合合金线及方法制备的键合合金线具有良好的耐腐蚀性能，能够满足多种塑封材料封装及大功率LED封装的要求。