一种银合金键合线及其制备方法和应用与流程

本发明涉及封装用材料，尤其是涉及一种银合金键合线及其制备方法和应用。

背景技术：

1、引线键合是微电子封装中最常用、最重要的互连方法。键合线是封装用内引线，作为芯片和支架间的焊接引线，用于连接引脚、硅片及传达电信号，承担芯片与外界电路之间关键的电连接功能，是集成电路、半导体分立器件以及led光源器件再封装制造过程中必不可少的基础原材料之一。键合线主要包括键合金线、银线、铝线、铜线等。其中，银线具有良好的力学性能，可以降低器件的高频噪声及发热量，且相比金线具有明显的价格优势。

2、随着半导体封装向着高密度、集成化的方向发展，键合可靠性显得尤为关键。但银线存在连接强度低、易发生电子迁移、金属被腐蚀硫化等问题，使得可靠性降低，应用大幅受限。

3、有鉴于此，特提出此发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种银合金键合线，具有优异的力学性能和抗腐蚀性能。

2、本发明的第二目的在于提供一种银合金键合线的制备方法，提高了键合线的力学性能和抗腐蚀性能。

3、本发明的第三目的在于提供一种银合金键合线在电子封装中的应用，提高了键合可靠性。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、本发明提供了一种银合金键合线，包括芯材；

6、所述芯材，按照质量百分数计，包括如下成分：

7、al 0.5wt％～0.7wt％、ce 0.6wt％～1wt％、碳纳米管1wt％～3wt％、sb0.3wt％～0.5wt％，余量为ag。

8、进一步地，所述芯材中，al和sb的质量百分数之和为1％；

9、和/或，所述芯材中，al、ce、碳纳米管和sb的质量百分数之和≤3.5％。

10、进一步地，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管；

11、和/或，所述碳纳米管的直径≤2nm，长度≤50nm。

12、进一步地，所述银合金键合线还包括设置于所述芯材表面的保护层；

13、和/或，所述保护层，按照重量份数计，包括如下组分：成膜剂3～5份、表面活性剂1～3份和助溶剂1～3份。

14、进一步地，所述成膜剂包括乙烯基乙二醇醚、聚丙烯酸酯和聚乙烯酸酯中的至少一种；

15、所述表面活性剂包括脂肪酸聚乙二醇脂、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；

16、所述助溶剂包括对氨基苯甲酸、丙酮和甲醇中的至少一种。

17、进一步地，所述芯材的直径为15～40μm；

18、和/或，所述保护层的厚度为1.5～4μm。

19、本发明还提供了如上所述的银合金键合线的制备方法，包括如下步骤：

20、s1、将ag/ce中间合金、sb原料、al箔和碳纳米管依次进行熔炼、浇注后，得到棒材；

21、s2、所述棒材依次经挤压和拉拔后，得到芯材。

22、进一步地，步骤s2中，所述挤压的温度为700～750℃；

23、和/或，所述挤压的挤压比为3～4.5。

24、进一步地，包括以下特征(1)至(3)中的至少一种；

25、(1)所述银合金键合线的制备方法，还包括：将所述芯材依次进行清洗、退火处理和浸泡处理，得到所述银合金键合线；

26、(2)所述退火处理的温度为450～500℃；

27、(3)所述浸泡处理包括：将所述退火处理后的芯材浸泡在保护剂中，得到保护层；

28、其中，所述保护剂，按照重量份数计，包括如下组分：

29、成膜剂3～5份、表面活性剂1～3份、助溶剂1～3份和溶剂70～80份。

30、本发明还提供了如上所述的银合金键合线或者如上所述的银合金键合线的制备方法制得的银合金键合线在电子封装中的应用。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

32、1、本发明的银合金键合线，通过向银合金中添加sb元素和碳纳米管，并与ce元素和al元素相互配合，提高了银合金键合线的力学性能、加工性能、抗电子迁移能力以及耐腐蚀性能；能够满足微细线径加工及高密度引线led器件的封装需求。

33、2、本发明的银合金键合线，通过在芯材的表面增加保护层，可进一步提高银合金键合线的防腐性能，避免了芯材的硫化腐蚀。

34、3、本发明的银合金键合线的制备方法，通过熔炼、浇注和挤压等工艺，提高了银合金键合线的致密度和强度。

技术特征：

1.一种银合金键合线，其特征在于，包括芯材；

2.根据权利要求1所述的银合金键合线，其特征在于，所述芯材中，al和sb的质量百分数之和为1％；

3.根据权利要求1所述的银合金键合线，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管；

4.根据权利要求1所述的银合金键合线，其特征在于，所述银合金键合线还包括设置于所述芯材表面的保护层；

5.根据权利要求4所述的银合金键合线，其特征在于，所述成膜剂包括乙烯基乙二醇醚、聚丙烯酸酯和聚乙烯酸酯中的至少一种；

6.根据权利要求4所述的银合金键合线，其特征在于，所述芯材的直径为15～40μm；

7.根据权利要求1～6任一项所述的银合金键合线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的银合金键合线的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述挤压的温度为700～750℃；

9.根据权利要求7所述的银合金键合线的制备方法，其特征在于，包括以下特征(1)至(3)中的至少一种；

10.如权利要求1～6任一项所述的银合金键合线或者权利要求7～9任一项所述的银合金键合线的制备方法制得的银合金键合线在电子封装中的应用。

技术总结
本发明涉及封装用材料技术领域，尤其是涉及一种银合金键合线及其制备方法和应用。本发明的一种银合金键合线，包括芯材；所述芯材，按照质量百分数计，包括如下成分：Al 0.5wt％～0.7wt％、Ce 0.6wt％～1wt％、碳纳米管1wt％～3wt％、Sb 0.3wt％～0.5wt％，余量为Ag。本发明的银合金键合线，通过各元素的相互配合，提高了银合金键合线的力学性能、加工性能、耐腐蚀性能和抗电子迁移性能；将其用于电子封装中，能够满足微细线径加工及高密度引线LED器件的封装需求。

技术研发人员：龙伟民,钟素娟,张陕南,李培艳,侯江涛,刘付丽,刘洁,孙逸翔
受保护的技术使用者：郑州机械研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17