一种金、银和钯的合金键合线及其制备方法与流程

本发明涉及金属键合线领域，具体是一种金、银和钯的合金键合线。

背景技术：

随着集成电路及分立器件向封装多引线化、高集成度和小型化发展，高端半导体封装要求用更细、强度更高的键合线进行窄间距、长距离的引线键合，半导体封装企业对键合线提出了弧度到时更低，弧长更长，直径更细，高温性能等越来越高的要求，同时要求降低键合线的成本。

目前市面上高端封装大部分采用键合金线进行封装。现在半导体封装市场上主要有四种材料的键合线，分别为金、银、铜和铝。在过去几十年的键合线产品中，金线一直处在主导地位。自2007年，黄金价格开始大幅上升，这种趋势一致持续到2011年，黄金价格突破1850美元每盎司，至今仍在1200-1300美元每盎司的相对高位，使用键合金线的成本越来越高。铜线(包括镀钯铜线)极易氧化，使用性能不稳定；而合金银线的加工性能一直得不到解决。铝线主要用于低端消费电子及功率元器件。目前银基合金键合线在低端封装中已代替金线，而高端封装仍然没有取得技术突破。所以市场迫切需要一种新型的加工性能优良、抗氧化、耐腐蚀性能强、成本低的新型键合线。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种金、银和钯的合金键合线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金、银和钯的合金键合线，包括金元素、银元素、钯元素和杂质，金元素占总质量的质量分数为1-5％，钯元素占总质量的质量分数为1-15％，银元素占总质量的质量分数大于80％，余量为杂质。

作为本发明进一步的方案：金和银的纯度不低于99.999％，钯的纯度不低于99.99％。

所述金、银和钯的合金键合线的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，称取原料：称取纯度99.999％以上的金、纯度99.999％以上的银和纯度99.99％以上的钯；

步骤二，制备合金；在真空度不大于1*10^-3pa的环境下制备银钯预合金；

步骤三，熔铸：在真空度不大于1*10^-3pa的中频感应炉中，以1200-1300℃下精炼20-40分钟，再以50-100mm/min的速度进行下引式真空连续连铸，在水流量不低于10lpm以及水压力不低于0.4mpa的条件下冷却，形成直径为7mm的线坯；

步骤四，拉线：先用单模拉线机将直径7mm线坯拉至直径不大于1mm的线坯，再用多模拉线机将线材拉至直径最小为0.012mm的成品线材，拉线速度为300-600m/min；

步骤五，清洗：对拉线后的线材清洗掉表面脏污；

步骤六，退火：将成品线材放入可控放线张力的自动放线竖式连续退火炉中进行退火处理，退火温度为400-500℃，退火过程中无需惰性气体保护；

步骤七，复绕：对退火后的键合线根据客户要求进行复绕。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过银与钯预合金，金和纯银熔铸成棒材，再经过拉线、退火、清洗、复绕完成产品制备；本发明的金银钯合金键合线，在制备过程中合理使用各种工艺参数，解决了传统银基键合线难于加工、易氧化、耐腐蚀性能差等诸多问题，本发明提高了银基合金键合线的加工性能，抗氧化和抗腐蚀性能大大提高，且本发明的键合线使用性能十分良好、稳定，可以满足半导体高端封装领域对键合线材的性能质量要求。

附图说明

图1为金、银和钯的合金键合线的制备方法流程图。

图2为金、银和钯的合金键合线中金银钯二元合金相图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种金、银和钯的合金键合线，包括金元素、银元素、钯元素和杂质，金元素占总质量的质量分数为5％，钯元素占总质量的质量分数为15％，银元素占总质量的质量分数为80％，杂质为零。

所述金、银和钯的合金键合线的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，称取原料：称取纯度99.999％以上的金、纯度99.999％以上的银和纯度99.99％以上的钯；

步骤二，制备合金；在真空度为0.1*10^-3pa和1600℃的环境下制备银钯预合金，这个真空度可以降低预合金的熔点，；

步骤三，熔铸：在真空度为1*10^-3pa的中频感应炉中，在1300℃下精炼30分钟，再以70mm/min的速度进行连铸，在水流量为10lpm以及水压力为0.4mpa的条件下冷却，形成直径为7mm的线坯；

步骤四，拉线：先用单模拉线机将直径7mm线坯拉至直径为1mm的线坯，再用多模拉线机将线材拉至直径最小为0.025mm的成品线材，拉线速度为600m/min；

步骤五，清洗：对拉线后的线材清洗掉表面脏污，洁净的线材表面可以保证良好的键合性能；

步骤六，退火：将成品线材放入可控放线张力的自动放线竖式连续退火炉中进行去应力再结晶退火处理，退火温度为450℃，退火过程中无需惰性气体保护；

步骤七，复绕：对退火后的键合线根据客户要求复绕成500mm一轴的成品。

对实施例1制备的产品进行性能测试，并且与金线、纯铜线和镀钯铜线25μm(1mi1)进行技术数据对比，结果见表1

表1

从表1中可以看出，实施例1产品的机械性能接近于金线，硬度适中，晶粒细小，可以替代金线用于部分高端封装。

高纯度的金、银和钯单质金属，金延展性好，抗氧化、抗腐蚀性能高；钯硬度高、抗氧化性能强、耐腐蚀；金、银与钯为同族金属元素，可任意比例互熔(金银钯二元合金相图见图2)，金银钯晶粒之间有超强的结合力，金提高了合金的延展性，产品的稳定性，钯改善了银的焊接性能、提高了抗氧化、耐腐蚀性能，增加了合金的刚性模量，同时有效合理的控制了加工工艺参数，熔铸过程中足够快的冷却速度和高的熔铸温度，造成足够大的过冷度，因而熔铸过程大大细化了线坯的晶粒，从而提高了线材的可拉性，解决了银基键合线加工性能不好的问题。本发明的生产工艺解决了传统银基键合线生产和使用的诸多问题，提高了金银钯合金键合线的生产效率，生产出的线材使用性能十分良好、稳定，可以满足半导体高端封装领域对线材质量的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。