[發明專利]一種銀合金絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201210291067.6
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102776408A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 林良
• 申請（專利權）人: 煙臺一諾電子材料有限公司
• 主分類號: C22C5/06
• 分類號: C22C5/06;B22D11/00;C22F1/14
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

技術領域

本發明涉及一種銀合金絲并涉及其制備方法。

背景技術

鍵合絲(Bonding?Wires)是半導體封裝的關鍵材料之一，作為芯片與外部電路的主要連接材料，起著芯片與外部電路之間的電流傳導作用。

現有的鍵合絲主要有鍵合金絲、鍵合銅絲、鍵合銀絲等。鍵合金絲的耐腐蝕性、傳導性高，被廣泛用于微電子行業的中高檔產品。但是金絲造價昂貴，為降低封裝成本，相繼推出了各種金絲的替代品。其中鍵合銅絲已經較為成熟，并且開始應用，但由于其易氧化和硬度較大等問題，只能應用于一些低端產品。銀絲雖然彌補了鍵合銅絲的易氧化特性，但由于銀離子易發生遷移，銀絲也未能大規模的應用。

我公司曾申請過的專利號為200910017009.2的專利所公開的一種鍵合銀絲較好地克服了銀離子遷移的問題，但使用過程中發現，其還存在易被硫化腐蝕的問題，硫化生成的硫化銀是半導體，會導致鍵合銀絲的電阻增加，影響其性能。

常規的提高銀的抗腐蝕能力的方法主要有兩類：表面處理法和合金化法，表面處理是指在銀表面鍍上一層穩定的金屬保護膜或在銀表面生成致密氧化膜以及陰極鈍化等，但這些方法對如此細微的鍵合絲不適用或很難做到，而且表面處理生成的膜較薄，一旦劃傷，露出的銀仍會硫化。要徹底阻止銀鍵合絲硫化，需采取合金方式。而對于合金，國內外普遍認為，除了與其他貴金屬合金外，沒有好的方法可以完全防止硫化物的生成，且至少要求Pd為40%，Au為70%，Pt為60%，而由于鍵合絲還有焊接等其他方面的要求，所以國外曾經采用的是Ag為30%、Au為70%的金銀合金鍵合絲，但成本降低有限，基本沒有推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種銀合金絲及其制備方法，通過合金技術來改善材料性能，以克服現有技術的鍵合銀絲易被硫化腐蝕的問題。

本發明的技術方案如下。

一種銀合金絲，其特征在于，由以下組分制備而成：Au?0.5-10%、Pt?0-1%、Pd?1-6%、Rh?0-1%、Cu?0-1%、Ln?0-500?ppm、Ce?0-200?ppm、Al?0-0.5%、Ti?0.7-3%、Si?0-0.2%、Zn?0-0.3%、Sn?0-1%、Be?0-10%，余量為Ag。

所述的銀合金絲，其特征在于，由以下組分制備而成：Au?10%、Pd?6%、Rh?1%、Ln?500?ppm、Ti?3%、Sn?1%、Be?5ppm，余量為Ag。

所述的銀合金絲，其特征在于，由以下組分制備而成：Au?7%、Pt?1%、Pd?1%、Cu?1%、Ln?100?ppm、Ce?200?ppm、Al?0.5%、Ti?1%、Si?0.2%、Zn?0.3%，余量為Ag。

所述的銀合金絲，其特征在于，由以下組分制備而成：Au?0.5%、Pt?0.5%、Pd?2%、Rh?0%、Cu?0.8%、Ce?100?ppm、Al?0.2%、Ti?0.7%、Si?0.1%、Zn?0.1%、Sn?0.1%、Be?10?ppm，余量為Ag。

所述的銀合金絲的制備方法，其特征在于，經過以下步驟制備而成：

a.銀原料：選擇純度為99.999%以上的銀作為原料；

b.熔鑄：在銀原料中按比例加入所述的各種金屬，經過預合金、母合金和定向連續拉鑄工藝，熔鑄成圓棒；

c.拉絲：將圓棒通過拉絲機拉成絲線；

d.退火；

e.機械性能檢測；

f.繞線：將絲線分繞成不同長度的小軸。

本發明的積極效果：

本發明在銀材料為主的基礎上，通過多元摻雜合金，加入一定比例的Au、Pt、Pd、Rh、Cu、Ln、Ce，一方面與銀形成連續固熔體，減小晶界電壓，從而減少電化學腐蝕；一方面也細化了晶粒，增強了機械性能，提高了自然時效軟化的能力，同時可延緩與鋁焊接時中間化合物的擴散速度。加入一定比例的Al、Ti，以鈍化表面，使其在銀表面形成致密的氧化層，進一步減少硫化腐蝕。加入一定比例的的Si、Zn、Sn、Be，可以減少含氧量，提高合金的潤濕性和鑄造性能。

另外，通過采用定向連續拉鑄的工藝，改進合金取向，使所有晶粒，包括枝晶，取向接近一個方向，形成柱狀結構，使柱狀晶沿拉絲方向生長，降低橫向晶界和位錯，減少了原子在晶界附近的擴散和流動，大大提高了拉絲等加工性能，減少加工硬化，提高持久性和蠕變抗力。

本發明銀合金絲克服了現有技術鍵合銀絲易被硫化腐蝕的問題，并具有其他一系列優良特性，證明所述有益效果的實驗數據請見附圖和具體實施例部分。

附圖說明