專利名稱：鍵合金絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍵合絲領(lǐng)域，尤其涉及一種鍵合金絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
鍵合金絲是用于集成電路或晶體管芯片管芯與引線框架連接的關(guān)鍵引線材料。近 年來(lái)隨著半導(dǎo)體行業(yè)的迅速發(fā)展，集成電路的集成化程度越來(lái)越高，電路板厚度越來(lái)越小， 器件上的電極數(shù)越來(lái)越多，電極間距越來(lái)越窄，封裝密度也相應(yīng)變得越來(lái)越小，客觀要求作 為引線的鍵合金絲具有高強(qiáng)度、低長(zhǎng)弧度和非常高的弧形穩(wěn)定性等性能。而目前鍵合金絲 主要以鈹、鈰、銀等元素為合金的微量元素，這些微量元素具有細(xì)化晶粒、強(qiáng)化金的作用，但 添加這些元素的合金材料很難滿足引線對(duì)高強(qiáng)度、低長(zhǎng)弧度的高要求。而在現(xiàn)有的鍵合金絲的制備過程中，一般需要將其加熱到300 600°C進(jìn)行退火， 退火后直接纏繞于收線軸進(jìn)行分卷，這時(shí)鍵合金絲之間容易產(chǎn)生自擴(kuò)散的粘結(jié)效應(yīng)，導(dǎo)致 下一道工序使用時(shí)放不出線來(lái)，產(chǎn)生大量的斷線，產(chǎn)品成材率不高，因此限制了收線軸的纏 繞長(zhǎng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以上現(xiàn)有技術(shù)問題的不足，提供一種高強(qiáng)度、 低長(zhǎng)弧度的鍵合金絲。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為提供一種鍵合金絲，其材料配方重量百分比為 鈹0.0005 % 0.001 % (即鈹5 lOppm，一個(gè)ppm為一百萬(wàn)分之一，下同)，銅或鍺 0. 0008% 0. 002% (即銅 8 20ppm 或鍺 8 20ppm)，鋪 0.001% 0.003% (即鋪 10 30ppm)，其余為金，金的純度彡99. 996wt%。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是，提供本發(fā)明鍵合金絲的制備方法，用該方法 制備的鍵合金絲產(chǎn)品成材率高，收線軸的纏繞長(zhǎng)度長(zhǎng)。一種鍵合金絲的制備方法，包括以下工藝步驟①用純度為99.99襯％的金電解提純出純度為99.999wt%的高純金。電解時(shí)控制 電解槽的槽壓在0. 6V，電解析出的金依次經(jīng)水煮、氨水煮、水煮、3mol/L硝酸煮、水洗，烘干 得高純金。②將高純金進(jìn)行熔煉，鑄錠成金板，將金板軋制成薄金片。③制作中間合金，所述中間合金指鈹-金中間合金、銅-金中間合金、鍺-金中間 合金和鈰-金中間合金中的一種。所述制作中間合金，包括以下順序的工藝步驟a.按重量百分比稱取步驟②得到的薄金片99. 43% 99. 50%和鈹或銅或鍺或鈰 0. 50% 0. 57%。b.投料，用薄金片將鈹或銅或鍺或鈰捆包成小包，并將此小包放入坩堝中。c.真空熔煉真空熔煉的熔煉功率為10kW，待完全熔化后保持溫度精煉lOmin。
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d.澆鑄，金液倒入石墨錠模中。e.酸洗將生成的中間合金先用純水冷卻，然后放到燒杯中并加入濃鹽酸，將燒 杯放到電爐上加熱15min，煮完后再用純水洗，最后用壓縮空氣吹干。以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金。④豎式熔煉將步驟③得到的中間合金在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，拉鑄， 形成金棒。熔煉溫度為1150士50°C，完全熔化后保持溫度，精煉15min。⑤拉絲將熔鑄的金棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑。其拉絲過程中的模 具延伸率為5% 18%，拉絲速度為3 15m/s。⑥退火退火溫度為300 600°C，退火速度為0. 3 1. 2m/s，退火后進(jìn)行表面處 理。退火后的表面處理指在鍵合金絲表面附上一層高分子化合物，高分子化合物由10%表 面活性劑、10%無(wú)水乙醇及80%雙蒸水組成。⑦分卷將鍵合金絲纏繞于收線軸。其繞絲張力為5 20g，繞絲速度為400 800rpm。⑧真空包裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鍵合金絲具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明的微 量元素選用鈹、銅或鍺、鈰，銅能提高金屬?gòu)?qiáng)度，提高材料的高溫強(qiáng)度，鍺主要是提高材料的 斷裂負(fù)荷，并降低鍵合金絲的弧度，銅元素和鍺元素的添加與合理配比使制備出的鍵合金 絲在保證高強(qiáng)度的同時(shí)具有較好的低長(zhǎng)弧度，滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)鍵合金絲的高需要。本發(fā)明的鍵合金絲的制備方法中在退火后進(jìn)行一個(gè)表面處理，即在鍵合金絲表面 附上一層高分子化合物，高分子化合物由10%表面活性劑、10%無(wú)水乙醇及80%雙蒸水組 成，能在鍵合金絲表面形成一層很薄很致密的保護(hù)層，這層保護(hù)層有效防止了鍵合金絲之 間產(chǎn)生自擴(kuò)散的粘結(jié)效應(yīng)，使制備出的鍵合金絲之間不容易粘結(jié)在一起，從而大大提高了 產(chǎn)品成材率，防止了放線時(shí)大量斷線的產(chǎn)生，增大了收線軸的纏繞長(zhǎng)度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但并不僅限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1本發(fā)明鍵合金絲按以下工藝步驟制備①用純度為99. 99襯％的金電解提純出純度為99. 999wt%的高純金。原料純度為 99. 99wt%的金為市售的普通純度的金材料，將此原料通過電解的方式提純到99. 999wt%, 具體方法為將市售的金作為陽(yáng)極，掛于陽(yáng)極導(dǎo)電棒上，惰性碳材料作為陰極，掛于陰極導(dǎo)電棒 上，保持陽(yáng)極和陰極平行。在電解槽中加入氯金酸溶液作為電解液，電解過程中控制槽壓在 0. 6V，保證電解液液面高度(保證陰極片的95%體積浸入電解液中)。電解析出的金用純 水洗凈，然后用純水煮20min，煮完后用純水洗凈，再用氨水煮40min，煮完后水洗至中性， 接著再用純水煮20min，用3mol/L硝酸加熱煮沸40min，煮完純水沖洗至中性，最后放入烘 箱中，烘干的99. 999wt%的高純金。②將高純金放入中頻感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，在IOkW的功率下使之化成金液，保溫繼 續(xù)精煉IOmin ；之后倒入石墨坩堝內(nèi)進(jìn)行鑄錠，形成單晶結(jié)構(gòu)的金板；再將鑄錠成的金板在壓片機(jī)上軋制成0. 03mm厚、50mm寬的薄金片。③制作中間合金，本實(shí)施例的中間合金包括鈹-金中間合金、鍺-金中間合金和 鈰-金中間合金，其制作方法及過程完全相同，下面以鈹-金中間合金為例鈹-金中間合金的制作過程包括以下工藝步驟a.按重量百分比稱取步驟②得到的薄金片99. 43% 99. 50%，鈹0.50% 0. 57%。b.用薄金片將鈹捆包成小包，并將此小包放入坩堝中，小包上面再放薄金片，將小 包放到坩堝中心位置(制備銅-金中間合金、鍺-金中間合金和鈰-金中間合金時(shí)，將小包 放到坩堝底部位置)。c.在中頻感應(yīng)爐內(nèi)在IOkW的熔煉功率下進(jìn)行真空熔煉，待完全熔化后保持溫度 精煉lOmin，使高純金與添加元素充分混合均勻。d.澆鑄，將金液緩慢倒入石墨錠模中，保持真空。待爐內(nèi)完全冷卻下來(lái)后，開啟注 氣閥門，并打開爐蓋。e.將生成的中間合金用純水冷卻，然后放到燒杯中并加入濃鹽酸(濃鹽酸濃度為 38% )，將燒杯放到電爐上加熱15min以去除金錠表面氧化物，煮完后用純水洗凈合金表面 殘留酸液，再用壓縮空氣吹干。然后，再按同樣的重量百分比及同樣的工藝步驟制作出鍺-金中間合金和鈰-金 中間合金。鈹、鍺、鈰及下述的銅元素均為市售商品，購(gòu)買純度為99. 99wt%的產(chǎn)品。④采用豎式熔煉對(duì)中間合金進(jìn)行進(jìn)一步的熔煉 將部分高純金放入坩堝內(nèi)，將中間合金放入合金槽內(nèi)，裝好石英罩加上蓋，用密封 膠將石英罩及上蓋密封好。開啟真空泵，打開抽氣閥門，開始抽真空，當(dāng)壓力表顯示為-0. IPa,數(shù)字表顯示為 50Pa以下時(shí)，關(guān)閉真空閥門，再關(guān)閉真空泵，并迅速打開氬氣閥往爐內(nèi)充氬氣。設(shè)定加熱溫度為1150士50°C，開始升溫，待高純金完全熔化后，投入中間合金并攪 拌lmin，完全熔化后保持溫度，精煉15min，保證高純金和合金充分混合均勻。啟動(dòng)按鈕開始拉鑄，形成金棒。⑤將熔鑄的金棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑。拉絲過程中的模具延伸 率為5% 18%，拉絲速度為3 15m/s。⑥拉絲的成品線傳導(dǎo)退火工序退火，根據(jù)爐溫參考值設(shè)定退火爐加熱溫度，打開 潤(rùn)濕液開關(guān)使?jié)櫇褚壕徛纬?，根?jù)直徑要求設(shè)定相應(yīng)的退火速度，退火溫度為300 600°C，退火速度為0. 3 1. 2m/s。退火后進(jìn)行一個(gè)表面處理，即在鍵合金絲表面附上一層 高分子化合物，高分子化合物由10%表面活性劑、10%無(wú)水乙醇及80%雙蒸水組成。具體 方式為使鍵合金絲通過浸濕了高分子化合物的布料，使高分子化合物均勻涂布于鍵合金絲 表面。⑦將退火后的鍵合金絲纏繞于收線軸進(jìn)行分卷，根據(jù)不同客戶的要求選擇不用繞 線的程序，設(shè)置相應(yīng)的張力，其中繞絲張力為5 20g，繞絲速度為400 800rpm。⑧將貼好標(biāo)簽的金絲，低軸每10軸、高軸每6軸放入塑料袋中進(jìn)行真空包裝，用塑 封封口機(jī)封好袋口，封口應(yīng)平整、牢固，放入包裝盒內(nèi)。
此所得鍵合金絲的產(chǎn)品的性能測(cè)試參數(shù)列于表1。實(shí)施例2按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表1中列出了性能測(cè)試 參數(shù)。實(shí)施例3按以下表2中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但用銅代替鍺，在表2中列 出了性能測(cè)試參數(shù)。實(shí)施例4按以下表2中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但用銅代替鍺，在表2中列 出了性能測(cè)試參數(shù)。表 權(quán)利要求
1.一種鍵合金絲，其特征在于其材料配方重量百分比為鈹0.0005% 0.001%，銅 或鍺0. 0008 % 0. 002 %，鈰0. 001 % 0. 003 %，其余為金，金的純度彡99. 996wt %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍵合金絲的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟①用純度為99.99wt%的金電解提純出純度為99. 999wt%的高純金；②將高純金進(jìn)行熔煉，鑄錠成金板，將金板軋制成薄金片；③制作中間合金，所述中間合金指鈹-金中間合金、銅-金中間合金、鍺-金中間合金 和鈰-金中間合金中的一種；所述制作中間合金，包括以下順序的工藝步驟a.按重量百分比稱取步驟②得到的薄金片99.43% 99. 50%和鈹或銅或鍺或鈰 0. 50% 0. 57% ；b.投料，用薄金片將鈹或銅或鍺或鈰捆包成小包，并將此小包放入坩堝中；c.真空熔煉；d.澆鑄，金液倒入石墨錠模中；e.酸洗；以上步驟制作出一種中間合金，按同樣的工藝步驟制作出另外幾種中間合金；④豎式熔煉將步驟③得到的中間合金在惰性氣體氬氣的保護(hù)下進(jìn)行熔煉，拉鑄，形成 金棒；⑤拉絲將熔鑄的金棒在拉絲機(jī)上逐步拉細(xì)，直至要求的直徑；⑥退火退火溫度為300 600°C，退火速度為0.3 1. 2m/s，退火后進(jìn)行表面處理；⑦分卷將鍵合金絲纏繞于收線軸；⑧真空包裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟①中電解時(shí)控 制電解槽的槽壓在0. 6V，電解析出的金依次經(jīng)水煮、氨水煮、水煮、3mol/L硝酸煮、水洗，烘 干得高純金。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟③中真空熔煉 的熔煉功率為10kW，待完全熔化后保持溫度精煉lOmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟③中酸洗過程指 將生成的中間合金先用純水冷卻，然后放到燒杯中并加入濃鹽酸，將燒杯放到電爐上加熱 15min，煮完后再用純水洗，最后用壓縮空氣吹干。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟④中熔煉溫度為 1150士50°C，完全熔化后保持溫度，精煉15min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟⑤中，其拉絲過程 中的模具延伸率為5% 18%，拉絲速度為3 15m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟⑥中退火后的表 面處理指在鍵合金絲表面附上一層高分子化合物，高分子化合物由10%表面活性劑、10% 無(wú)水乙醇及80%雙蒸水組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述鍵合金絲的制備方法，其特征在于所述步驟⑦中，其繞絲張力 為5 20g，繞絲速度為400 800rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鍵合金絲，其材料配方重量百分比為鈹0.0005％～0.001％，銅或鍺0.0008％～0.002％，鈰0.001％～0.003％，其余為金，金的純度≥99.996wt％。本發(fā)明還提供了該鍵合金絲的制備方法，它包括用純度為99.99wt％的金電解提純出純度為99.999wt％的高純金；將高純金進(jìn)行熔煉，鑄錠成金板，將金板軋制成薄金片；制作中間合金；豎式熔煉；拉絲；退火；分卷；真空包裝。該鍵合金絲具有高強(qiáng)度、低長(zhǎng)弧度的特性，產(chǎn)品成材率高，收線軸的纏繞長(zhǎng)度長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C22C5/02GK102127663SQ201010622360
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者李采蓮, 鄭康定, 鄭磊, 鄭芳 申請(qǐng)人:寧波康強(qiáng)電子股份有限公司