[发明专利]小晶片LED封装用高强度微细银合金键合线的制造方法

摘要

本发明公开了一种小晶片LED封装用高强度微细银合金键合线的制造方法，包括如下步骤1银合金键合线坯料的冶炼与连铸、2银合金线的拉制、3银合金线的中间热处理4将经过中间热处理的银合金线经拉丝机拉制成直径1.0‑1.5mm的银合金线、5银合金细线的中间热处理、6将经过中间热处理的银合金细线经拉丝机拉制成直径0.06‑0.08mm的银合金线；本发明通过优化合金成分消除了键合银线及其它键合银合金线强度低、抗氧化性能差的缺陷，通过采用真空熔炼超声振动连铸技术，获得了高品质合金线坯料，并通过适当中间热处理控制加工过程中合金的组织结构，降低拉丝中的局部应力集中，并进一步优化拉丝模具入口角度，减少拉丝过程中的断线，确保微细键合银合金线了成品率。

主权项

一种小晶片LED封装用高强度微细银合金键合线的制造方法， 其特征在于：包括如下步骤：（1）银合金键合线坯料的冶炼与连铸：a．制造Ag/Ni中间合金薄片：将质量分数90%的Ag和质量分数10%的Ni分层放入真空中频熔炼炉的氮化硼坩埚中，对真空中频熔炼炉的炉膛抽真空，真空度高于3.0×10‑2Pa后，开始升温至1450‑1850℃，熔化过程真空度高于3.0×10‑2Pa，然后静置10‑20分钟，待Ag/Ni合金完全溶解且金属液变清澈后，通过氮化硼管向Ag/Ni合金液中充入Ar搅拌5‑10分钟，然后将合金浇注到水冷模具中冷却，得到Ag/Ni中间合金；将Ag/Ni中间合金在轧机上压成厚度0.5‑2.0mm薄板，并裁成质量为1.0‑5.0g的Ag/Ni中间合金薄片；b．制造Ag/Ce和Ag/La中间合金薄片：将质量分数95%的Ag放入真空中频熔炼炉的石墨坩埚中，将质量分数5%的Ce或La放入真空中频熔炼炉的加料盒中，对真空中频熔炼炉的炉膛抽真空，真空度高于3.0×10‑2Pa后，充入Ar至0.1‑0.5MPa，然后重新抽真空至真空度高于3.0×10‑2Pa后，开始升温，待温度升至800‑900℃后，停止抽真空并向真空中频熔炼炉中充入Ar至0.1‑0.5MPa；然后继续升温至1150‑1250℃，待银完全溶解且银液变清澈后，移动加料盒将Ce或La加入到坩埚中，并晃动坩埚搅拌5‑10分钟，然后将合金熔体随炉冷却，得到Ag/Ce或Ag/La合金中间合金；将Ag/Ce或Ag/La中间合金在轧机上压成厚度0.5‑2.0mm薄板，并裁成质量为1.0‑5.0g的Ag/Ce或Ag/La中间合金薄片；c．制造Ag/Cu中间合金薄片：将质量分数95%的Ag和质量分数5%的Cu放入真空中频熔炼炉的石墨坩埚中，且银和铜分层放置，对真空中频熔炼炉的炉膛抽真空，真空度高于5.0×10‑2Pa后，充入Ar至0.1‑0.5MPa，然后重新抽真空至真空度高于5.0×10‑2Pa后，开始升温，待温度升至800‑900℃后，停止抽真空并向真空中频熔炼炉中充入Ar至0.1‑0.5MPa；然后继续升温至1150‑1250℃，并晃动坩埚搅拌5‑10分钟，然后将合金熔体随炉冷却，得到Ag/Cu中间合金；将Ag/Cu中间合金在轧机上压成厚度0.5‑2.0mm薄板，并裁成质量为1.0‑5.0g的Ag/Cu中间合金薄片；d．在真空中频熔炼炉中将Ag/Ni中间合金薄片、Ag/Ce中间合金薄片、Ag/La中间合金薄片、Ag/Cu中间合金薄片、Ag按下述比例称量计算后，其中镍（Ni）为3.0‑5.0wt%；铈（Ce）为0.3‑0.5 wt%；镧（La）为0.3‑0.5 wt%；铜（Cu）为0.05‑0.2wt%；银为余量，且其中铈（Ce）和镧（La）的质量分数相同，混合加入到真空中频熔炼炉的氮化硼坩埚中，抽真空至5.0×10‑1Pa以上，开始升温，待温度升至800‑900℃后，停止抽真空并向真空中频熔炼炉中充入Ar至0.1‑0.5MPa；然后继续升温至1250‑1450℃，待合金完全溶解后，向银合金液中充入Ar搅拌5‑10分钟，将合金熔体冷却，得到银合金坯料；e．将银合金坯料加入到真空熔炼电磁搅拌合金连铸机的坩埚中，所述坩埚为氮化硼坩埚，抽真空至5.0×10‑1Pa以上，开始升温至1250‑1450℃，待合金完全溶解，采用氮化硼搅拌棒搅拌10‑15分钟，然后精炼静置15‑20分钟后，充入高纯Ar至1.05‑1.1MPa，开始采用间歇方式拉铸直径为8‑12mm的银合金杆；（2）银合金线的拉制：将上述直径为8‑12mm 的银合金杆经过拉丝机拉制成直径为3.0‑3.5mm 的银合金线，拉丝过程采用单向拉制；（3）银合金线的中间热处理：将直径3.0‑3.5mm的银合金线放置在真空罐式炉中，然后对罐式炉进行抽真空，真空度高于1.0×10‑1Pa后，停止抽真空，并将罐式炉炉盖压紧螺栓拧紧，然后向罐式炉中充入Ar气体至1.1‑1.2MPa，然后对罐式炉升温至350‑550℃，保温时间为10‑30分钟，然后随炉冷却；（4）将经过中间热处理的银合金线经拉丝机拉制成直径1.0‑1.5mm 的银合金线，然后将直径为1.0‑1.5mm 的银合金线经过拉丝机连续拉拔成直径为0.20‑0.25mm 细线，拉丝过程中，线材变形率为12%‑16%（5）银合金细线的中间热处理：将直径0.20‑0.25mm的银合金细线在管式炉中进行中间热处理，热处理过程采用惰性气体或N2气体保护，热处理温度为450‑650℃，热处理时间为2‑5分钟，且热处理后合金线的伸长率为12‑18%；（6）将经过中间热处理的银合金细线经拉丝机拉制成直径0.06‑0.08mm 的银合金线，然后将直径为0.06‑0.08mm 的银合金线经过拉丝机连续拉拔成直径为0.03‑0.05mm 细线，拉丝过程中，线材变形率为8%‑12%；再在微细拉丝机上通过多道拉拔，最终获得直径0.012‑0.018mm 微细银合金键合线，拉丝过程中，线材变形率为5%‑7%。