專利名稱：合金金絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合體積小、容量大、強(qiáng)度高的大規(guī)模集成電路用和半導(dǎo)體分立器件鍵合用的合金金絲。
適用于大規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體分立器件的連接導(dǎo)線，稱為內(nèi)引線或鍵合絲，是四大半導(dǎo)體產(chǎn)品基礎(chǔ)材料之一，它必需具備良好的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定地機(jī)械參數(shù)，抗氧化耐腐蝕。直徑通常在18-75μm范圍以內(nèi)，可按產(chǎn)品種類進(jìn)行選擇使用。
這種連接導(dǎo)線通常是由高純度的金為主要材料配以ppm級(jí)微量元素合金化制成。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，企業(yè)對(duì)成本的控制日趨降低，同時(shí)產(chǎn)品逐漸向體積小容量大方向發(fā)展，要求金絲能夠滿足線徑細(xì)而機(jī)械強(qiáng)度高的特性，同時(shí)滿足導(dǎo)電性能要求?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)只能生產(chǎn)高純度金絲，它的硬度不高，生產(chǎn)中容易粘連。雖然發(fā)達(dá)國(guó)家如德國(guó)、日本發(fā)明了一些金-合金金絲，但他們添加的都是一些價(jià)格比較昂貴的稀有金屬，如鉑、鍺、銀、鎂等。它們的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性等都很好，但在硬度、成本等方面都有缺陷。
本發(fā)明的目的就是提供一種摻加銅的金-合金金絲。要求它具有比高純金絲更好的強(qiáng)度、延伸率等機(jī)械性能參數(shù)，此外，相對(duì)經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量?jī)?yōu)良。這種合金金絲既適用于連接導(dǎo)線，還可用來制造用于倒裝技術(shù)的球型焊接。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種合金金絲，其特征在于由0.1-2％重量銅、0.0001-0.1％重量的至少一種堿土金屬族及稀土金屬族中的元素、余量為金組成。
本發(fā)明還在于銅含量為0.7-1.5％重量；堿土金屬及/或稀土金屬的含量為0.001-0.01％重量；有的還含有0.1-1.0％重量的鉑、鈀、或鉑和鈀的一種；堿土金屬為鈹、鎂或鈣中的一種或兩種以上；稀土金屬為鈰。
一種制造權(quán)利要求1-6中之一的合金金絲的制造方法，其特征在于熔融金-合金，將合金熔體通過連續(xù)拉鑄爐拉伸成具有連接用導(dǎo)線的一般直徑的金絲，并將該金絲退火。熔融合金被鑄成圓形截面的鑄件，經(jīng)過拉拔冷加工拉制成直徑為18～75μm的細(xì)絲，最后再進(jìn)行相應(yīng)的熱處理和繞線。
本發(fā)明具有作連接導(dǎo)線用的通常直徑的細(xì)導(dǎo)線具有作連接導(dǎo)線用的所需性能。特別是合適的電導(dǎo)性與伸長(zhǎng)有關(guān)的優(yōu)良強(qiáng)度(見下表比較)。令人驚喜地是金-銅-合金及堿土金屬和稀土金屬的合金金絲，與由高純金(≥99.99％)制成的導(dǎo)線對(duì)比，在同樣受力情況下，本發(fā)明的合金金絲具有較高的強(qiáng)度，特別值得一提的是，加入堿土金屬或稀土金屬制成合金后明顯地降低了由于灼熱引起的強(qiáng)度損失。合金金絲的良好強(qiáng)度、延伸率對(duì)達(dá)到良好鍵合質(zhì)量是非常重要的。
合金金絲與高純金絲機(jī)械性能比較
本發(fā)明的合金金絲，由于它所具有的優(yōu)越性能，特別是用作連接導(dǎo)線是有利的，還可用于在發(fā)展中的高頻連接及技術(shù)，以及在倒裝技術(shù)中用來制造接觸突緣。
實(shí)施例1以生產(chǎn)200千克合金金絲為例。取1.4千克銅，0.02千克的堿土金屬族，198.58千克金。堿土金屬族為鈹、鎂、鈣中的一種或兩種以上。制造時(shí)選將銅、堿土金屬族放入熔煉爐中溶煉，再將熔煉的合金加入金中溶煉，經(jīng)溶煉拉制出7mm的合金棒，再經(jīng)細(xì)拉機(jī)冷拔，最后拉制成18-75μm的合金金絲，再經(jīng)300～700℃的溫度退火，退火后繞線包裝入庫(kù)。
實(shí)施例2以生產(chǎn)200千克合金金絲為例。取3千克銅，0.02千克的稀土金屬族，196.98千克金。稀土金屬族為鈰。其制造方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3以生產(chǎn)200千克合金金絲為例。取2千克銅，0.01千克堿土金屬族與稀土金屬合金，0.1千克的鉑、鈀、鉑和鈀中的一種，197.89千克金。堿土金屬可以為鈹、鎂、鈣中的一種或兩種以上。稀土金屬族為鈰，亦可以是鈹與鈰、鎂與鈰、鈣與鈰其中之一或兩種以上的堿土金屬與鈰的合金。其制造方法同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種合金金絲，其特征在于由0.1-2％重量銅、0.0001-0.1％重量的至少一種堿土金屬族及稀土金屬族中的元素、余量為金組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金金絲，其特征在于所述的銅含量為0.7-1.5％重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合金金絲，其特征在于所述的堿土金屬及/或稀土金屬的含量為0.001-0.01％重量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合金金絲，其特征在于還含有0.1-1.0％重量的鉑、鈀/或鉑和鈀的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的合金金絲，其特征在于所述所含堿土金屬為鈹、鎂或鈣中的一種或兩種以上。
6.權(quán)利要求1或3中之一的合金金絲，其特征在于所含的稀土金屬為鈰。
7.一種制造權(quán)利要求1-6中之一的合金金絲的制造方法，其特征在于熔融金—合金，將合金熔體通過連續(xù)拉鑄爐拉伸成具有連接用導(dǎo)線的一般直徑的金絲，并將該金絲退火。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的合金金絲制造方法，其特征在于熔融合金被鑄成圓形截面的鑄件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的所述的合金金絲制造方法，其特征在于合金金絲在300-700℃下退火。
全文摘要
一種合金金絲及其制造方法，其組成成分為0.1～2％重量銅，0.001～0.1％重量的至少一種堿土金屬族及稀有金屬族中的元素，余量為金。其制造方法為將合金熔體通過連續(xù)拉鑄爐拉伸成18～75μm的細(xì)金絲，并將該細(xì)絲退火。因而，該發(fā)明產(chǎn)品具有良好的導(dǎo)電性能、焊接性能、抗氧化性能，強(qiáng)度高、延伸率低，特別適合于大規(guī)模集成電路運(yùn)用。
文檔編號(hào)C22C5/02GK1594620SQ200410024430
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者劉光瑞, 艾周平, 毛松林, 范紅, 楊向東 申請(qǐng)人:賀利氏招遠(yuǎn)貴金屬材料有限公司