[发明专利]一种键合金丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子封装键合行业所属子行业：封装材料范畴技术领域，具体涉及一种键合金丝及其制备方法。

背景技术

传统键合金丝是由金和其他微量金属(钙、钯、铜、银等)制备而成，用于LED及IC封装生产。近年来随着半导体等行业的迅速发展，集成电话等的集成化程度越来越高，电极板越来越小，器件上得电极数越来越多，电极间距越来越窄，封装密度也变得越来越小，因此，对键合金丝需要越来越大。传统键合金丝除价格昂贵外，其抗拉强度偏低。例如直径20微米的金线，在焊接后，其最高抗拉强度不到5克力，延伸率一般不超过6％。键合金丝是以黄金为原材料，随着国际金价的不断上涨，键合金丝的价格也一路攀升，因此，如何解决键合金丝的成本问题，同时又不改变质量，甚至通过改进提高产品质量，已经成为重中之重。

中国专利申请号为200610021373.2、201010622360.7、201110027498.7公开键合金丝及其制备方法，上述制备的键合金丝都是在金丝中加入不同金属元素，虽然质量上有所提高，但没有针对键合金丝性质的进行深入的研究，即没有在质量为基础上对生产成本和使用成本进行研究。

发明内容

基于上述原因，申请人通过多年的研究，意外的发现，在键合金丝中提高金属银的含量，制备成新的特种键合金丝，可降低生产和使用成本，使用成本仅为现有的键合金丝使用成本的40-50％左右，同时提高了键合丝的强度及延伸率，更好的抵抗封装冲击力及封装材料热膨胀力。本发明还提供上述所述键合金丝的制备方法，该方法工艺简单、易于生产，可使用传统键合丝材的设备生产，无需改造投资新的设备。

本发明通过下述技术方案实现的。

一种键合金丝，其特征在于金丝中加入银，还加入元素Ca(钙)、Pd(钯)、Cu(铜)、In(铟)、Sn(锡)、Ni(镍)、La(镧)、Sc(钪)、Ce(铈)中一种或几种。

本发明所述元素的绝对纯度均大于等于99.99％(包括金、银、Ca、Pd、Cu、In、Sn、Ni、La、Sc、Ce)。

上述所述键合金丝中优选银的重量百分含量为10％-25％。

上述所述键合金丝中元素Ca(钙)、Pd(钯)、Cu(铜)、In(铟)、Sn(锡)、Ni(镍)、La(镧)、Sc(钪)、Ce(铈)中一种或几种重量含量为5-900ppm。

上述所述键合金丝中银的重量百分含量为20％，元素中钙重量百分含量为5-100ppm，钯重量百分含量为5-100ppm，铜重量百分含量为5-100ppm。

上述所述键合金丝的制备方法包括但不限于下述：

取石墨坩埚中放入金及银，放入元素Ca(钙)、Pd(钯)、Cu(铜)、In(铟)、Sn(锡)、Ni(镍)、La(镧)、Sc(钪)、Ce(铈)中一种或几种，充入氮气，熔炼温度为1100-1200℃，搅拌均匀后引出，制成直径为6-10mm的合金棒材；取合金棒材，通过拉丝机，将棒材拉制成键合金丝；在氮气保护下退火，退火温度为300-550℃，退火速度为50-60米/分钟；键合金丝缠绕于收线轴，真空包装。

一种键合金丝的制备方法：

取石墨坩埚中放入金及银，放入元素Ca(钙)、Pd(钯)、Cu(铜)、In(铟)、Sn(锡)、Ni(镍)、La(镧)、Sc(钪)、Ce(铈)中一种或几种，充入氮气，熔炼温度为1100-1200℃，搅拌均匀后引出，制成直径为6-10mm的合金棒材；取合金棒材，通过拉丝机，将棒材拉制成键合金丝；在氮气保护下退火，退火温度为300-550℃，退火速度为50-60米/分钟；键合金丝缠绕于收线轴，真空包装。

上述制备方法中的金属元素绝对纯度均大于等于99.99％(包括金、银、Ca、Pd、Cu、In、Sn、Ni、La、Sc、Ce)。

一、键合金丝研究试验

试验例1：键合金丝中：钙的重量百分含量为20％，其余金属元素银重量百分含量为20ppm，钯重量百分含量为20ppm，铜重量百分含量为20ppm，其余为金。

试验例2：键合金丝中：铜的重量百分含量为20％，其余金属元素钙重量百分含量为20ppm，钯重量百分含量为20ppm，银重量百分含量为20ppm，其余为金。

试验例3：键合金丝中：银的重量百分含量为20％，其余金属元素钙重量百分含量为20ppm，钯重量百分含量为20ppm，铜重量百分含量为20ppm，其余为金。