一种高性能键合合金丝及其制备方法技术

本发明专利技术涉及封装材料技术领域，具体涉及一种高性能键合合金丝及其制备方法，包括合金锭熔炼

【技术实现步骤摘要】
一种高性能键合合金丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及封装材料
，具体涉及一种高性能键合合金丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]键合丝作为封装用内引线，是集成电路和半导体分立器件的制造过程中必不可少的基础材料之一，起联接硅片电极与引线框架的外部引出端子、传递芯片电信号、散发芯片热量的作用。键合丝材质的好坏将直接影响焊接质量，从而决定封装器件的可靠性和稳定性；
[0003]传统的键合丝主要是由纯金材质制成，称为键合金丝，其具备优异的化学稳定性和导电导热性能，因而被广泛用作IC内引线，但随着国际金价的不断上涨，键合金丝的价格也一路攀升，导致终端产品的成本过高，不利于企业提高竞争力，除此之外，键合金丝的抗拉强度较低，因此在现有的键合金丝中加入一些其它的金属材料，从而制得一种金合金键合丝，不但能够提高其性能，同时能够降低金金属材料的消耗，从而降低成本，同时，在制成合金时，将合金原材料放置在微重力的环境下进行融合、凝固，能够进一步提高其性能；
[0004]因此，专利技术一种高性能键合合金丝及其制备方法很有必要。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种高性能键合合金丝及其制备方法，通过将各金属材料放置在微重力的环境下进行融合、凝固，通入砂型铸造盒内进行浇筑成形，从而制得致密的合金金属棒，后进行拉丝制得金合金键合丝，以解决传统的键合金丝成本过高、抗拉强度较低的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高性能键合合金丝及其制备方法，包括合金锭熔炼
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浇筑
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拉丝
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成品退火
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覆膜
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绕线及入库操作步骤，具体步骤如下：
[0007]步骤一：合金锭熔炼，按所需重量称取金合金键合丝原材料，金合金键合丝由以下重量比的金属材料组成:银15
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30％，镍10
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20％，钯1
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2％，微量添加元素钙5
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50ppm，铈10
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200ppm和钽20
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180ppm，其余含量为金，将原材料在真空且完全失重的环境下进行熔练成合金溶液，在完全失重的环境下，重力的减少会使动量对流削弱，从而使晶核数目减小，使晶体长大速度和尺寸增加，还会减少晶体中的缺陷，使各液体金属之间的密度差作用减小，重力偏析现象降低，从而便于难混合的金属在制成合金时均匀凝固；
[0008]步骤二：浇筑，将步骤一制得的合金溶液在微重力的环境下进行初步冷却，然后导入到砂型铸造箱中进行浇筑成形，形成直径为5
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10mm的合金棒；
[0009]步骤三：拉丝，对步骤二得到的直径为5
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10mm的合金棒进行拉丝，得到键合丝芯线；
[0010]步骤四：成品退火，在退火过程中采用氮气作为退火气氛，采用管式退火的方式对步骤三中所得的合金线进行退火，以消除合金线的内应力；
[0011]步骤五：覆膜，采用真空覆膜的方式，对合金丝表面进行覆膜；
[0012]步骤六：绕线及入库，用放线设备检验键合丝的放线和应力情况，合格后置于复绕机上将键合丝缠绕在键合丝轴上，用拉力试验机检验键合丝的机械性能是否符合要求，将检验合格的成品按照要求进行包；
[0013]步骤一中所述合金锭熔炼的具体操作步骤为；
[0014]S1：通过向坩埚内投入金合金键合丝的原材料，关闭盖体，拧紧紧定螺栓，同时转动磁性块，使磁性块与盖体顶部吸附，使坩埚与盖体固定在一起，从而确保坩埚内部为密封环境；
[0015]S2：打开气泵，抽取坩埚内部气体，使坩埚内部处于真空，同时给导电轨道通电，使正电极环、螺旋线圈、负电极环之间形成回路，使螺旋线圈产生涡流，基于涡流效应，给坩埚内部的金属原料加热；
[0016]S3：通过给第一固定线圈通入交变电流，交变电流产生交变磁场，因此，第二线圈则在交变磁场中感应出感生电流，根据楞次定律，感生电流与第一固定线圈电流存在斥力，内筒体在该斥力作用下获得加速度，最终沿着导电轨道向上运动；
[0017]S4：当内筒体运动到外筒体上部时，切断第一固定线圈内的交变电流，内筒体继续向上做减速运动，此时打开伺服电机，使搅棍能够加速坩埚内部的金属融化，当其运动到顶端时，坩埚内部的金属原料刚好融化，同时内筒体在重力的作用下向下运动，其运动加速度为重力加速度，正好处于完全失重态，即处于微重力状态；
[0018]S5：在内筒体运动到外筒体顶部时，提高通入螺旋线圈的电流，使坩埚内部的液态金属温度升高，同时关闭伺服电机，使内筒体做自由落体运动，在下落的过程中各个液态金属之间进行融合，从而形成液态合金，在融合的过程中，处于完全失重的状态下，此时相互互溶的液态金属之间动量对流削弱，使形成的合金晶核数目减小，晶体长大速度和尺寸增加，同时减少晶体中的缺陷；
[0019]S6：在内筒体即将接触到外筒体底部时，由于内筒体做自由落体运动，因此其瞬时速度过大，此时向第一固定线圈通入高压电流，使感生电流与第一固定线圈电流之间的斥力增大，从而延缓内筒体的下降速度，当内筒体底部的弧形底板与缓冲装置接触时，能够大大降低内筒体所受到的冲击力，保护了坩埚不受损坏；
[0020]步骤二中所述浇筑的具体操作步骤为；
[0021]S1：当步骤一中内筒体运动到外筒体底部时，由于第一固定线圈内部不断通入交变电流，因此内筒体在外筒体底部时，会加速向上运动，当其运动到外筒体顶端时，切断第一固定线圈的交变电流，同时切断通向导电轨道内的交变电流；
[0022]S2：在重力的作用下内筒体向下做自由落体运动，此时螺旋线圈停止给坩埚内部的液态金属加热，且液态金属处于真空环境中，因此液态合金会进行降温凝固，由于处于自由落体运动，因此其不受坩埚内壁影响，因此其过冷度增大，大的过冷度会使合金晶粒细化，形成没有枝晶特征的极细晶粒—微晶，有利于获得非晶和准晶组织，有优异的耐磨、耐蚀及超导性能，由于组成合金的各个液态金属均处于自由落体运动，因此其在融合凝固的过程中各液体金属之间的密度差作用减小，从而避免了由于合金中各组分的密度不同，在重力的作用下合金会出现重元素下沉、轻元素上浮的情况，即重力偏析现象，从而便于难混合的金属在制成合金时均匀凝固，提高合金的耐磨、抗震与抗压性能；
[0023]S3：由于坩埚内部的液体合金处于真空环境且不受坩埚内壁影响，因此易出现深
过冷效应，因此坩埚内部的合金始终处于液态状态，当内筒体二次运动到外筒体底部时打开电磁阀，合金液缓慢流入到成形装置，从而在成形装置内形成直径为5
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10mm的合金棒。
[0024]优选的，所述步骤一中合金锭熔炼的装置为冶炼装置，所述冶炼装置包括升举组件：还包括：与升举组件连接的炼金组件；
[0025]所述炼金组件包括上支撑环，所述上支撑环下表面固定安装有多组呈圆周阵列排布的支撑柱，多组所述支撑柱底部固定安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能键合合金丝的制备方法，其特征在于，包括合金锭熔炼
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浇筑
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拉丝
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成品退火
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覆膜
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绕线及入库操作步骤，具体步骤如下：步骤一：合金锭熔炼，按所需重量称取金合金键合丝原材料，金合金键合丝由以下重量比的金属材料组成:银15
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30％，镍10
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20％，钯1
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2％，微量添加元素钙5
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50ppm，铈10
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200ppm和钽20
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180ppm，其余含量为金，将原材料在真空且完全失重的环境下进行熔练成合金溶液，在完全失重的环境下，重力的减少会使动量对流削弱，从而使晶核数目减小，使晶体长大速度和尺寸增加，还会减少晶体中的缺陷，使各液体金属之间的密度差作用减小，重力偏析现象降低，从而便于难混合的金属在制成合金时均匀凝固；步骤二：浇筑，将步骤一制得的合金溶液在微重力的环境下进行初步冷却，然后导入到砂型铸造箱中进行浇筑成形，形成直径为5
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10mm的合金棒；步骤三：拉丝，对步骤二得到的直径为5
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10mm的合金棒进行拉丝，得到键合丝芯线；步骤四：成品退火，在退火过程中采用氮气作为退火气氛，采用管式退火的方式对步骤三中所得的合金线进行退火，以消除合金线的内应力；步骤五：覆膜，采用真空覆膜的方式，对合金丝表面进行覆膜；步骤六：绕线及入库，用放线设备检验键合丝的放线和应力情况，合格后置于复绕机上将键合丝缠绕在键合丝轴上，用拉力试验机检验键合丝的机械性能是否符合要求，将检验合格的成品按照要求进行包；步骤一中所述合金锭熔炼的具体操作步骤为；S1：通过向坩埚(120)内投入金合金键合丝的原材料，关闭盖体(121)，拧紧紧定螺栓(122)，同时转动磁性块(123)，使磁性块(123)与盖体(121)顶部吸附，使坩埚(120)与盖体(121)固定在一起，从而确保坩埚(120)内部为密封环境；S2：打开气泵(124)，抽取坩埚(120)内部气体，使坩埚(120)内部处于真空，同时给导电轨道(135)通电，使正电极环(114)、螺旋线圈(116)、负电极环(115)之间形成回路，使螺旋线圈(116)产生涡流，基于涡流效应，给坩埚(120)内部的金属原料加热；S3：通过给第一固定线圈(132)通入交变电流，交变电流产生交变磁场，因此，第二线圈(134)则在交变磁场中感应出感生电流，根据楞次定律，感生电流与第一固定线圈(132)电流存在斥力，内筒体(133)在该斥力作用下获得加速度，最终沿着导电轨道(135)向上运动；S4：当内筒体(133)运动到外筒体(131)上部时，切断第一固定线圈(132)内的交变电流，内筒体(133)继续向上做减速运动，此时打开伺服电机(125)，使搅棍(126)能够加速坩埚(120)内部的金属融化，当其运动到顶端时，坩埚(120)内部的金属原料刚好融化，同时内筒体(133)在重力的作用下向下运动，其运动加速度为重力加速度，正好处于完全失重态，即处于微重力状态；S5：在内筒体(133)运动到外筒体(131)顶部时，提高通入螺旋线圈(116)的电流，使坩埚(120)内部的液态金属温度升高，同时关闭伺服电机(125)，使内筒体(133)做自由落体运动，在下落的过程中各个液态金属之间进行融合，从而形成液态合金，在融合的过程中，处于完全失重的状态下，此时相互互溶的液态金属之间动量对流削弱，使形成的合金晶核数目减小，晶体长大速度和尺寸增加，同时减少晶体中的缺陷；S6：在内筒体(133)即将接触到外筒体(131)底部时，由于内筒体(133)做自由落体运动，因此其瞬时速度过大，此时向第一固定线圈(132)通入高压电流，使感生电流与第一固
定线圈(132)电流之间的斥力增大，从而延缓内筒体(133)的下降速度，当内筒体(133)底部的弧形底板(117)与缓冲装置(200)接触时，能够大大降低内筒体(133)所受到的冲击力，保护了坩埚(120)不受损坏；步骤二中所述浇筑的具体操作步骤为；S1：当步骤一中内筒体(133)运动到外筒体(131)底部时，由于第一固定线圈(132)内部不断通入交变电流，因此内筒体(133)在外筒体(131)底部时，会加速向上运动，当其运动到外筒体(131)顶端时，切断第一固定线圈(132)的交变电流，同时切断通向导电轨道(135)内的交变电流；S2：在重力的作用下内筒体(133)向下做自由落体运动，此时螺旋线圈(116)停止给坩埚(120)内部的液态金属加热，且液态金属处于真空环境中，因此液态合金会进行降温凝固，由于处于自由落体运动，因此其不受坩埚(120)内壁影响，因此其过冷度增大，大的过冷度会使合金晶粒细化，形成没有枝晶特征的极细晶粒—微晶，有利于获得非晶和准晶组织，有优异的耐磨、耐蚀及超导性能，由于组成合金的各个液态金属均处于自由落体运动，因此其在融合凝固的过程中各液体金属之间的密度差作用减小，从而避免了由于合金中各组分的密度不同，在重力的作用下合金会出现重元素下沉、轻元素上浮的情况，即重力偏析现象，从而便于难混合的金属在制成合金时均匀凝固，提高合金的耐磨、抗震与抗压性能；S3：由于坩埚(120)内部的液体合金处于真空环境且不受坩埚(120)内壁影响，因此易出现深过冷效应，因此坩埚(120)内部的合金始终处于液态状态，当内筒体(133)二次运动到外筒体(131)底部时打开电磁阀(127)，合金液缓慢流入到成形装置(300)，从而在成形装置(300)内形成直径为5
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10mm的合金棒。2.根据权利要求1所述的一种高性能键合合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤一中合金锭熔炼的装置为冶炼装置(100)，所述冶炼装置(100)包括升举组件(130)：还包括：与升举组件(130)连接的炼金组件(110)；所述炼金组件(110)包括上支撑环(111)，所述上支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭庶瑶，王佑任，彭晓飞，
申请(专利权)人：江西蓝微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：