[发明专利]半导体封装用银合金线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种半导体封装用银合金线及其制备方法。 

背景技术

LED发光管及半导体封装需要的内引线(也称键合丝)通常都采取高纯黄金制成的金线，其直径范围在Ф15μm～Ф50μm。随着金价的不断上升，封装成本越来越高。为此各封装厂商纷纷推出铜线键合来取代金丝键合，以缓解封装成本压力。与金丝相比，铜线具有更好的电学和机械特性，所以同样的产品可以使用直径更小的铜丝来进行键合，而且更适合于芯片焊盘小、间距窄和键合距离长的封装产品。然而使用铜导线时，由于封装用树脂与导线的热膨胀系数差异过大，随着半导体启动后温度上升，因热形成的体积膨胀对形成回路的铜接合线产生外部应力，特别是对暴露于严酷的热循环条件下的半导体组件，容易使铜接合线发生断线问题。另铜的稳定性远不及金，在保存和焊接过程中纯铜丝非常容易氧化。为了提高键合生产效率及产品可靠性，解决纯铜丝易氧化、寿命短的缺失，目前封装厂商主要采用镀钯铜丝作为键合丝。不过，镀钯铜线的表面硬度偏高，且镀钯层厚度不均，造成封装过程整体产出率差、良率偏低等问题。另镀钯铜线在半导体封装上也有焊球硬度偏大，芯片容易砸伤等问题。因此尽管目前市场上已经有了几种替代品出现来代替高纯黄金键合丝，但是由于其自身的局限，不能完全取代传统的键合金丝，致使现在还有相当一部分的LED及半导体封装仍然在使用昂贵的高纯黄金键合丝。 

发明内容

本发明的目的是为了解决以上替代品所存在的技术问题，提供一种新型银合金线，具备有金键合丝的特性，很好的解决了上述替代品(铜线，镀钯铜线等)存在的问题，同时成本相对较低。 

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是： 

提供一种半导体封装用银合金线，主要包括以下重量百分比的组分：0.1-1％金，1-5％钯，0.003-0.006％钙，0.0015-0.003％铈，其余为银补足100％。 

本发明还提供一种半导体封装用银合金线的制备方法，主要包括以下步骤： 

1)将银原料电解提纯，制备纯度大于99.999％的高纯银； 

2)通过真空熔炼制备中间合金，包括含10-15％钯的银钯合金，含0.2-0.8％钙的银钙合金，含0.1-0.6％铈的银铈合金； 

3)将步骤2)剩余所述高纯银在950-1100℃下熔炼，并在惰性气体氛围下加入步骤2)中所述银钯合金、银钙合金、银铈合金和高纯金粉搅拌精炼，然后进行铸造拉伸，拉伸速度为4.0-10mm/min，得到Φ5-8mm的银合金棒；所述银合金棒含0.1-1％金，1-5％钯，0.003-0.006％钙，0.0015-0.003％铈； 

4)将步骤3)中所述银合金棒进行预拉伸，在氮气保护氛围350℃-480℃下连续退火，再进行超细拉伸，直至直径为15m-50m的银合金线； 

5)将步骤4)中所述的银合金线在450℃-550℃，35-65米/分钟速度下连续退火。 

作为优选，本发明提供的银合金线的制备方法，还包括： 

6)表面处理：将步骤5)中的银合金线用浓度为1-2％的盐酸进行酸洗，随后进行高纯水冲洗，再进行高压射流冲洗，最后烘干。 

作为优选，本发明提供的银合金线的制备方法，还包括： 

将步骤5)或6)中制得的银合金线进行绕线，其中绕线张力为2-15g，绕丝速度为50-80m/min，线间距为4.5-5.5mm。 

作为优选，步骤4)中预拉伸后银线直径为50m-100m。 

作为优选，步骤6)中连续酸洗烘干速度为65m/min，烘干温度为140-160℃。 

与现有金丝技术相比，本发明材料的优点在于： 

1.具有与键合金相同的焊接性能、成球特性优秀、硬度与金球基本相同及可靠性高等优点。 

2.成本较低，成本低廉，只相当于键合金丝的四分之一价格。 

3.可焊性、顺畅度、焊球稳定性、电性能及可靠性等同于键合金丝。 

具体实施方式

下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

实施例1 

a.提供银原料：购买纯度为99.9％以上的银原料；