一種小晶片led封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，包括如下步驟：1銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄：2銀合金線(xiàn)的拉制：3銀合金線(xiàn)的中間熱處理：4將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑0.06?0.08mm的銀合金線(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化合金成分消除了鍵合銀線(xiàn)及其它鍵合銀合金線(xiàn)強(qiáng)度低、抗氧化性能差的缺陷，并有效降低了成本。通過(guò)采用真空熔煉超生振動(dòng)連鑄技術(shù)，改善了合金性能，提高了合金一致性，獲得了高品質(zhì)合金線(xiàn)坯料，并通過(guò)適當(dāng)中間熱處理控制加工過(guò)程中合金的組織結(jié)構(gòu)，降低拉絲中的局部應(yīng)力集中，并進(jìn)一步優(yōu)化拉絲模具入口角度，減少拉絲過(guò)程中的斷線(xiàn)，確保微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)了成品率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn) 及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍵合引線(xiàn)起聯(lián)結(jié)硅片電極與引線(xiàn)框架的外部引出端子的作用，并傳遞芯片的電信號(hào)、 散發(fā)芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量，是集成電路封裝的關(guān)鍵材料。引線(xiàn)鍵合是半導(dǎo)體生產(chǎn)的極小特征 尺寸和極大產(chǎn)量的集中體現(xiàn)，前者表現(xiàn)為不斷縮小的引線(xiàn)間距上，后者則體現(xiàn)在逐步提高 的生產(chǎn)效率上。細(xì)間距鍵合需要強(qiáng)度和剛度更高的連線(xiàn)，通過(guò)對(duì)無(wú)空氣焊球（Free Air Ball)及熱影響區(qū)（Heat Affect Zone)長(zhǎng)度的控制以滿(mǎn)足細(xì)間距鍵合的需要，在大規(guī)模集 成電路及LED封裝中對(duì)鍵合線(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)提出了越來(lái)越高的要求，高性能、超細(xì)鍵合線(xiàn)需 求量迅速增長(zhǎng)，同時(shí)芯片密度的不斷提高，對(duì)鍵合材料的可靠性提出了更高的要求鍵合線(xiàn) (鍵合金線(xiàn)、鍵合銅線(xiàn)、鍵合合金線(xiàn)等)起聯(lián)結(jié)硅片電極與引線(xiàn)框架的外部引出端子的作用， 并傳遞芯片的電信號(hào)、散發(fā)芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱量，是集成電路封裝的關(guān)鍵材料。鍵合銀線(xiàn)及鍵 合銀合金線(xiàn)由于其優(yōu)秀的電學(xué)性能(可降低器件高頻噪聲、降低大功率LED發(fā)熱量等）、良 好的穩(wěn)定性及適當(dāng)?shù)某杀疽蛩?，開(kāi)始應(yīng)用于微電子封裝中，尤其在LED封裝中。但對(duì)于純銀 線(xiàn)來(lái)說(shuō)，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：l)Ag線(xiàn)鍵合過(guò)程中不采用N 2+H2氣體保護(hù)(Cu鍵合 線(xiàn)在使用過(guò)程中采用N2+H2氣體保護(hù)，成本較高且存在安全隱患），在鍵合過(guò)程中參數(shù)窗口 范圍較小，由于導(dǎo)熱率高、氧化速率高等原因，易導(dǎo)致Free Air Ball凝固不均勻容易形成 高爾夫球、球部變尖、波浪球等缺陷，影響第一焊點(diǎn)強(qiáng)度和形狀，降低了器件合格率和可靠 性;2)Ag線(xiàn)高溫強(qiáng)度低，高溫條件下失效幾率較高，無(wú)法滿(mǎn)足大功率LED等器件的使用;3) 苛刻條件下焊接Ag/Al界面易于產(chǎn)生Ag離子電迀移，導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度下降進(jìn)而影響器件壽 命。對(duì)于鍵合銀合金線(xiàn)，目前多是通過(guò)添加 Pd、Au等元素的合金，該類(lèi)銀合金具有良好的性 能，可以滿(mǎn)足部分LED封裝的需求，但該類(lèi)銀合金存在如下幾個(gè)方面問(wèn)題：1)由于Au和Pd與 Ag可以無(wú)限互溶，在Ag中添加 Au和Pd元素后合金強(qiáng)度增加有限，而對(duì)于小晶片LED，其焊盤(pán) 尺寸較小，通常為40*40um，需要超細(xì)(線(xiàn)徑為0.012-0.016mm)鍵合引線(xiàn)連接，這就要求鍵合 銀合金線(xiàn)具有足夠的連接強(qiáng)度，由此，添加 Au和Pd的銀合金線(xiàn)不能滿(mǎn)足小晶片LED封裝的要 求;2)純銀中添加 Au和Pd后，由于其原子排列方式及原子半徑相似，合金元素對(duì)銀的抗氧化 性能提高有限，使得鍵合過(guò)程中參數(shù)范圍較小，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率降低；3)Au和Pd都是貴金 屬，大大增加了鍵合銀合金線(xiàn)的成本。Ni元素及稀土元素的加入能夠有效的提高銀合金的 強(qiáng)度、提高銀的抗氧化性能及高溫穩(wěn)定性。此外，由于小晶片LED封裝用鍵合銀合金線(xiàn)線(xiàn)徑 較細(xì)(線(xiàn)徑為0.012-0.016mm)，對(duì)于微細(xì)線(xiàn)材加工而言，原材料的致密性和一致性是影響微 細(xì)拉絲的關(guān)鍵，拉絲過(guò)程的中間熱處理及拉絲模具是影響微細(xì)線(xiàn)材加工的重要因素。因此， 優(yōu)化銀合金鍵合線(xiàn)的組份，提高銀合金鍵合線(xiàn)的強(qiáng)度及抗腐蝕性能，通過(guò)真空熔煉超生振 動(dòng)連鑄技術(shù)確保銀合金組織及性能一致，采用適當(dāng)中間熱處理并優(yōu)化拉絲模具入口角度、 完善微細(xì)銀合金線(xiàn)制造方法，對(duì)于加快銀合金線(xiàn)在小晶片LED封裝中的應(yīng)用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)及其制造方法，其能 解決現(xiàn)有鍵合銀合金線(xiàn)的缺點(diǎn)，滿(mǎn)足小晶片LED封裝的使用要求。
[0004]為此，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)及其制 造方法，包括如下步驟：（1)銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄:a.制造 Ag/Ni中間合金:將質(zhì) 量分?jǐn)?shù)90%的Ag和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的Ni分層放入真空爐氮化硼坩堝中，對(duì)真空爐的爐膛抽真 空，真空度高于3.0 X 10_2Pa后，開(kāi)始升溫至1450-1850°C，熔化過(guò)程真空度高于5 X 10_2Pa， 然后靜置10-20分鐘，待Ag/Ni合金完全溶解且金屬液變清澈后，通過(guò)氮化硼管向Ag/Ni合金 液中充入Ar 2攪拌5-10分鐘，然后將合金澆注到水冷模具中冷卻，得到Ag/Ni中間合金；b . 制造 Ag/Ce、Ag/La中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的Ag放入真空爐石墨坩堝中，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的 Ce或La放入真空爐加料盒中，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X l(T2Pa后，充入Ar2 至0.1-0.5Mpa，然后重新抽真空至真空度高于3.0 X l(T2Pa后，開(kāi)始升溫，待溫度升至600-800°C后，停止抽真空并向真空爐中充入Ar2至0.1-0.51〇^;然后繼續(xù)升溫至1150-1250°(：， 待銀完全溶解且銀液變清澈后，移動(dòng)加料盒將Ce或La加入到坩堝中，并向g/Ce、Ag/La合金 液中充入Ar2攪拌5-10分鐘，然后將合金恪體冷卻，得到Ag/Ce、Ag/La合金中間合金;C.在真 空冶煉爐中將Ag/Ni中間合金、Ag/Ce中間合金、Ag/La中間合金、Ag按下述比例稱(chēng)量計(jì)算后， 其中鎳(Ni)為3-5wt% ;鈰(Ce)為0 · 3-0 · 5 wt%;鑭(La)為0 · 3-0 · 5 wt%，銀為余量，且銀合金 中鈰(Ce)和鑭(La)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，混合加入到真空冶煉爐中，抽真空至6.0 X 1 (^Pa以上， 開(kāi)始升溫，待溫度升至600-800 °C后，停止抽真空并向真空冶煉爐中充入六〇至0.1-0.5MPa; 然后繼續(xù)升溫至1250-1450 °C，待合金完全溶解后，向銀合金液中充入Ar2攪拌5-10分鐘，將 合金熔體冷卻，得到銀合金坯料;d.將銀合金坯料加入到真空熔煉電磁攪拌合金連鑄機(jī)坩 堝中，坩堝為氮化硼坩堝，抽真空至e.OXK^Pa以上，開(kāi)始升溫至1250-1450°C，待合金完全 溶解，采用氮化硼攪拌棒攪拌10-15分鐘，然后精煉靜置10-15分鐘后，充入高純六^至 1.0510^-1.110^，開(kāi)始采用間歇方式拉鑄8-12111111銀合金桿 ；（2)銀合金桿的拉制：將上述直 徑8-12mm的銀合金桿經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)拉制成直徑為1.0-1.5mm的銀合金線(xiàn)，拉絲過(guò)程采用單 向拉制；（3)銀合金線(xiàn)的中間熱處理:將直徑1.0-1.5mm的銀合金線(xiàn)在管式爐中進(jìn)行中間熱 處理，熱處理過(guò)程采用惰性氣體或N 2氣體保護(hù)，熱處理溫度為550-750°C，熱處理時(shí)間為2-5 分鐘；（4)將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑0.06-0.08mm的銀合金線(xiàn)，然 后將直徑為0.06-0.08mm的銀合金線(xiàn)經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)連續(xù)拉拔成直徑為0.03-0.05mm細(xì)線(xiàn)， 再在微細(xì)拉絲機(jī)上通過(guò)多道拉拔，最終獲得直徑0.012-0.018mm微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，拉絲 過(guò)程中，線(xiàn)材變形率為5%-7%。
[0005 ]進(jìn)一步地，所述饒注Ag/Ni合金的水冷模具材料為純銅。
[0006] 更進(jìn)一步地，所述連鑄機(jī)的結(jié)晶器上安裝有電磁攪拌機(jī)構(gòu);銀金合金桿牽引采用 間歇式牽引，牽引速度為50-300mm/分鐘，牽引時(shí)間1-5秒，停歇時(shí)間1-5秒。
[0007] 再進(jìn)一步地，所述銀合金桿直徑大于1.0-1.5mm時(shí)，拉絲過(guò)程中采用單向方式拉 制，且拉絲速度為10-20m/分鐘。
[0008] 再更進(jìn)一步地，所述銀合金線(xiàn)拉制過(guò)程中，拉絲模具的入口角度為11°-14°。
[0009] 此外，本發(fā)明還提供一種用所述的小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)的制造方 法制造的小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)，該銀合金鍵合線(xiàn)材料的各成分重量百分含 量是:Ni 3-5wt%，Ce 0.3-0.5wt%，La 0.3-0.5wt%，Ag余量，且Ce和La質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同。
[0010] 本發(fā)明所述的小晶片LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)的制造方法制造的小晶片LED 封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)，通過(guò)優(yōu)化合金成分消除了鍵合銀線(xiàn)及其它鍵合銀合金線(xiàn)強(qiáng)度 低、抗氧化性能差的缺陷，并有效降低了成本。通過(guò)采用真空熔煉超生振動(dòng)連鑄技術(shù)，改善 了合金性能，提高了合金一致性，獲得了高品質(zhì)合金線(xiàn)坯料，并通過(guò)適當(dāng)中間熱處理控制加 工過(guò)程中合金的組織結(jié)構(gòu)，降低拉絲中的局部應(yīng)力集中，并進(jìn)一步優(yōu)化拉絲模具入口角度， 減少拉絲過(guò)程中的斷線(xiàn)，確保微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)了成品率。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例一： 微細(xì)鍵合銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法如下： (1) 銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄:a.制造 Ag/Ni中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的Ag和質(zhì) 量分?jǐn)?shù)10%的Ni分層放入真空爐氮化硼坩堝中，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X 10_2Pa后，開(kāi)始升溫至1450°C，恪化過(guò)程真空度高于3.0 X l(T2Pa，然后靜置10分鐘，待Ag/Ni 合金完全溶解且金屬液變清澈后，通過(guò)氮化硼管向Ag/Ni合金液中充入Ar2攪拌5分鐘，然后 將合金澆注到水冷模具中冷卻，得到Ag/Ni中間合金；b.制造 Ag/Ce、Ag/La中間合金:將質(zhì) 量分?jǐn)?shù)95%的Ag放入真空爐石墨坩堝中，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的Ce或La放入真空爐加料盒中，對(duì)真 空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0Xl(T 2Pa后，充入Ar2至O.IMpa，然后重新抽真空至真空 度高于3.0Xl(T2Pa后，開(kāi)始升溫，待溫度升至600°C后，停止抽真空并向真空爐中充入Ar 2至 0.1 MPa;然后繼續(xù)升溫至1150°C，待銀完全溶解且銀液變清澈后，移動(dòng)加料盒將Ce或La加入 至Iji甘堝中，并晃動(dòng)坩堝攪拌5分鐘，然后將合金熔體隨爐冷卻，得至IjAg/Ce、Ag/La合金中間合 金;c.在真空冶煉爐中將Ag/Ni中間合金、Ag/Ce中間合金、Ag/La中間合金、Ag按下述比例稱(chēng) 量計(jì)算后，其中鎳(Ni)為3wt%;鈰(Ce)為0.3wt%;鑭(La)為0.3 wt%，銀為余量，且銀合金中 鈰(Ce)和鑭(La)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，混合加入到真空冶煉爐中，抽真空至5.0 X 1 (^Pa以上，開(kāi) 始升溫，待溫度升至600 °C后，停止抽真空并向真空冶煉爐中充入六〇至0.110^;然后繼續(xù)升 溫至1250 °C，待合金完全溶解后，向銀合金液中充入Ar2攪拌5分鐘，將合金熔體冷卻，得到 銀合金坯料;d.將銀合金坯料加入到真空熔煉電磁攪拌合金連鑄機(jī)坩堝中，坩堝為氮化硼 坩堝，抽真空至5.0X10^^以上，開(kāi)始升溫至1250Γ，待合金完全溶解，采用氮化硼攪拌棒 攪拌10分鐘，然后精煉靜置15分鐘后，充入高純Ar 2至1.05MPa，開(kāi)始采用間歇方式拉鑄8mm 銀合金桿； (2) 銀合金桿的拉制：將上述直徑8mm的銀合金桿經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)拉制成直徑為1.0mm的 銀合金線(xiàn)，拉絲過(guò)程采用單向拉制；（3)銀合金線(xiàn)的中間熱處理:將直徑1.0mm的銀合金線(xiàn)在 管式爐中進(jìn)行中間熱處理，熱處理過(guò)程采用犯氣體保護(hù)，熱處理溫度為550°C，熱處理時(shí)間 為5分鐘；（4)將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑0.06mm的銀合金線(xiàn)，然后 將直徑為0.06mm的銀合金線(xiàn)經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)連續(xù)拉拔成直徑為0.03mm細(xì)線(xiàn)，再在微細(xì)拉絲 機(jī)上通過(guò)多道拉拔，最終獲得直徑0.012mm微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，拉絲過(guò)程中，線(xiàn)材變形率為 5%，模具入口角度為11°。
[0012] 實(shí)施例二： 微細(xì)銀金合金鍵合線(xiàn)的制造方法如下： (1) 銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄:a.制造 Ag/Ni中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的Ag和質(zhì) 量分?jǐn)?shù)10%的Ni分層放入真空爐氮化硼坩堝中，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X 10_2Pa后，開(kāi)始升溫至1650°C，恪化過(guò)程真空度高于3.0 X l(T2Pa，然后靜置15分鐘，待Ag/Ni 合金完全溶解且金屬液變清澈后，通過(guò)氮化硼管向Ag/Ni合金液中充入Ar2攪拌8分鐘，然后 將合金澆注到水冷模具中冷卻，得到Ag/Ni中間合金；b.制造 Ag/Ce、Ag/La中間合金:將質(zhì) 量分?jǐn)?shù)95%的Ag放入真空爐石墨坩堝中，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的Ce或La放入真空爐加料盒中，對(duì)真 空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0Xl(T 2Pa后，充入Ar2至0.3Mpa，然后重新抽真空至真空 度高于3.0Xl(T2Pa后，開(kāi)始升溫，待溫度升至700°C后，停止抽真空并向真空爐中充入Ar 2至 0.3MPa;然后繼續(xù)升溫至1200°C，待銀完全溶解且銀液變清澈后，移動(dòng)加料盒將Ce或La加入 至Iji甘堝中，并晃動(dòng)坩堝攪拌8分鐘，然后將合金熔體隨爐冷卻，得至IjAg/Ce、Ag/La合金中間合 金;c.在真空冶煉爐中將Ag/Ni中間合金、Ag/Ce中間合金、Ag/La中間合金、Ag按下述比例稱(chēng) 量計(jì)算后，其中鎳(Ni)為4wt% ;鋪(Ce)為0.4wt%;鑭(La)為0.4 wt%，銀為余量，且銀合金中 鈰(Ce)和鑭(La)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，混合加入到真空冶煉爐中，抽真空至5.0 X 1 (^Pa以上，開(kāi) 始升溫，待溫度升至700°C后，停止抽真空并向真空冶煉爐中充入六〇至0.3MPa;然后繼續(xù)升 溫至1350 °C，待合金完全溶解后，向銀合金液中充入Ar2攪拌8分鐘，將合金熔體冷卻，得到 銀合金坯料;d.將銀合金坯料加入到真空熔煉電磁攪拌合金連鑄機(jī)坩堝中，坩堝為氮化硼 坩堝，抽真空至5.0X10^^以上，開(kāi)始升溫至1350Γ，待合金完全溶解，采用氮化硼攪拌棒 攪拌12分鐘，然后精煉靜置18分鐘后，充入高純Ar 2至1.07MPa，開(kāi)始采用間歇方式拉鑄10mm 銀合金桿； (2) 銀合金桿的拉制:將上述直徑10mm的銀合金桿經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)拉制成直徑為1.2mm的 銀合金線(xiàn)，拉絲過(guò)程采用單向拉制；（3)銀合金線(xiàn)的中間熱處理:將直徑1.2mm的銀合金線(xiàn)在 管式爐中進(jìn)行中間熱處理，熱處理過(guò)程采用惰性氣體Ar 2保護(hù)，熱處理溫度為650°C，熱處理 時(shí)間為4分鐘；（4)將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑0.07mm的銀合金線(xiàn)， 然后將直徑為0.07mm的銀合金線(xiàn)經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)連續(xù)拉拔成直徑為0.04mm細(xì)線(xiàn)，再在微細(xì) 拉絲機(jī)上通過(guò)多道拉拔，最終獲得直徑0.016mm微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，拉絲過(guò)程中，線(xiàn)材變形 率為6%，模具入口角度為13°。
[0013] 實(shí)施例三： 微細(xì)銀金合金鍵合線(xiàn)的制造方法如下： (1)銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄:a.制造 Ag/Ni中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的Ag和質(zhì) 量分?jǐn)?shù)10%的Ni分層放入真空爐氮化硼坩堝中，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X 10_2Pa后，開(kāi)始升溫至1850°C，恪化過(guò)程真空度高于3.0 X l(T2Pa，然后靜置20分鐘，待Ag/Ni 合金完全溶解且金屬液變清澈后，通過(guò)氮化硼管向Ag/Ni合金液中充入Ar2攪拌10分鐘，然 后將合金澆注到水冷模具中冷卻，得到Ag/Ni中間合金；b.制造 Ag/Ce、Ag/La中間合金:將 質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%的Ag放入真空爐石墨坩堝中，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的Ce或La放入真空爐加料盒中，對(duì) 真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X l(T2Pa后，充入Ar2至0.5Mpa，然后重新抽真空至真 空度高于3.0X10_2Pa后，開(kāi)始升溫，待溫度升至800°C后，停止抽真空并向真空爐中充入Ar2 至0.5MPa;然后繼續(xù)升溫至1250°C，待銀完全溶解且銀液變清澈后，移動(dòng)加料盒將Ce或La加 入到坩堝中，并晃動(dòng)坩堝攪拌10分鐘，然后將合金熔體隨爐冷卻，得至ljAg/Ce、Ag/La合金中 間合金;c.在真空冶煉爐中將Ag/Ni中間合金、Ag/Ce中間合金、Ag/La中間合金、Ag按下述比 例稱(chēng)量計(jì)算后，其中鎳(Ni)為5wt%;鈰(Ce)為0.5 wt%;鑭(La)為0.5 wt%，銀為余量，且銀合 金中鈰(Ce)和鑭(La)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，混合加入到真空冶煉爐中，抽真空至5.0 X 1 (^Pa以 上，開(kāi)始升溫，待溫度升至800°C后，停止抽真空并向真空冶煉爐中充入An至0.5MPa;然后 繼續(xù)升溫至1450°C，待合金完全溶解后，向銀合金液中充入Ar 2攪拌10分鐘，將合金熔體冷 卻，得到銀合金坯料;d.將銀合金坯料加入到真空熔煉電磁攪拌合金連鑄機(jī)坩堝中，坩堝為 氮化硼坩堝，抽真空至5.0 X H^Pa以上，開(kāi)始升溫至1450°C，待合金完全溶解，采用氮化硼 攪拌棒攪拌15分鐘，然后精煉靜置20分鐘后，充入高純Ar 2至l.IMPa，開(kāi)始采用間歇方式拉 鑄12mm銀合金桿；（2)銀合金桿的拉制：將上述直徑12mm的銀合金桿經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)拉制成直 徑為1.5mm的銀合金線(xiàn)，拉絲過(guò)程采用單向拉制；（3)銀合金線(xiàn)的中間熱處理:將直1.5mm的 銀合金線(xiàn)在管式爐中進(jìn)行中間熱處理，熱處理過(guò)程采用犯氣體保護(hù)，熱處理溫度為750°C， 熱處理時(shí)間為2分鐘；（4)將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑0.08mm的銀 合金線(xiàn)，然后將直徑為0.08mm的銀合金線(xiàn)經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)連續(xù)拉拔成直徑為0.05mm細(xì)線(xiàn)，再 在微細(xì)拉絲機(jī)上通過(guò)多道拉拔，最終獲得直徑0.018mm微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，拉絲過(guò)程中，線(xiàn) 材變形率為7%，模具入口角度為14°。
[0014]從上表可以看出，本發(fā)明的低弧度LED封裝用微細(xì)鍵合銀合金線(xiàn)及其制造方法的 銀合金線(xiàn)可以在超低弧度LED封裝中使用，能夠滿(mǎn)足低弧度LED封裝的要求，且該銀合金線(xiàn) 及其制造方法可以拉制大長(zhǎng)度的微細(xì)銀合金線(xiàn)材，能夠滿(mǎn)足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 銀合金鍵合線(xiàn)坯料的冶煉與連鑄： a. 制造 Ag/Ni中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的Ag和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的Ni分層放入真空爐的氮 化硼坩堝中，并在坩堝上放置中間開(kāi)孔的氮化硼坩堝蓋，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高 于3.0 X 10-2Pa后，開(kāi)始升溫至1450-1850 °C，其中低于800 °C時(shí)升溫速率為20-40 °C/min，溫 度高于800°(：時(shí)升溫速率為30-50°(：/1^11，熔化過(guò)程種真空度高于3.0\10^^，然后靜置10-20分鐘，待Ag/Ni合金完全溶解且金屬液變清澈后，通過(guò)氮化硼管向Ag/Ni合金液中充入Ar 2 攪拌5-10分鐘，然后將合金澆注到水冷模具中冷卻，得到Ag/Ni中間合金； b. 制造 Ag/Ce和Ag/La中間合金:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%的Ag放入真空爐的石墨坩堝中，將質(zhì)量 分?jǐn)?shù)10%的Ce或La放入真空爐的加料盒中，對(duì)真空爐的爐膛抽真空，真空度高于3.0 X KT2Pa 后，充入八〇至0.1-0.5Mpa，然后重新抽真空至真空度高于3.0 X KT2Pa后，開(kāi)始升溫，待溫度 升至400-600 °C后，停止抽真空并向真空爐中充入Ar2至0.1-0.5MPa;然后繼續(xù)升溫至1150-1250°C，待銀完全溶解且銀液變清澈后，移動(dòng)加料盒將Ce或La加入到坩堝中，并晃動(dòng)坩堝攪 拌5-10分鐘，然后將合金熔體隨爐冷卻，得到Ag/Ce或Ag/La合金中間合金;采用相同的方法 制造 Ag/Ce和Ag/La中間合金中的另一種； c .在真空冶煉爐中將Ag/Ni中間合金、Ag/Ce中間合金、Ag/La中間合金、Ag按下述比例 稱(chēng)量計(jì)算后，其中鎳(Ni)為3-5wt%;鈰(Ce)為0·5-1 ·0 wt%;鑭(La)為0·5-1 ·0 wt%，銀為余 量，且其中鈰(Ce)和鑭(La)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，混合加入到真空冶煉爐中，抽真空至5.OX 10一 1Pa以上，開(kāi)始升溫，待溫度升至600-800°C后，停止抽真空并向真空冶煉爐中充入六〇至0. ΙΟ. 5MPa; 然后繼續(xù)升溫至 1250-1450°C ， 待合金完全溶解后 ，向銀合金液中充入 Ar2 攪拌 5-10 分鐘，將合金熔體冷卻，得到銀合金坯料； d.將銀合金坯料加入到真空熔煉電磁攪拌合金連鑄機(jī)的坩堝中，坩堝為氮化硼坩堝， 抽真空至5.OX HT1Pa以上，開(kāi)始升溫至1250-1450°C，待合金完全溶解，采用氮化硼攪拌棒 攪拌10-15分鐘，然后精煉靜置15-20分鐘后，充入高純Ar 2Sl.05-1. IMPa，開(kāi)始采用間歇方 式拉鑄，形成直徑為8-12mm的銀合金桿； (2) 銀合金線(xiàn)的拉制： 將上述直徑為8_12mm的銀合金桿經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)拉制成直徑為1.0-1.5mm的銀合金線(xiàn)， 拉絲過(guò)程采用單向拉制； (3) 銀合金線(xiàn)的中間熱處理： 將直徑1.0-1.5mm的銀合金線(xiàn)在管式爐中進(jìn)行中間熱處理，熱處理過(guò)程采用惰性氣體 或N2氣體保護(hù)，熱處理溫度為550-750°C，熱處理時(shí)間為2-5分鐘； (4) 將經(jīng)過(guò)中間熱處理的銀合金線(xiàn)經(jīng)拉絲機(jī)拉制成直徑O .06-0.08mm的銀合金線(xiàn)，然 后將直徑為0.06-0.08mm的銀合金線(xiàn)經(jīng)過(guò)拉絲機(jī)連續(xù)拉拔成直徑為0.03-0.05mm細(xì)線(xiàn)， 再在微細(xì)拉絲機(jī)上通過(guò)多道拉拔，最終獲得直徑0.012-0.018mm微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，拉絲 過(guò)程中，線(xiàn)材變形率為5%-7%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在 于:所述熔煉Ag/Ni合金坩堝為氮化硼坩堝，攪拌管為氮化硼管。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在 于:所述澆注Ag/Ni合金的水冷模具材料為純銅。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在 于:所述連鑄機(jī)的結(jié)晶器上安裝有電磁攪拌機(jī)構(gòu);銀金合金桿牽引采用間歇式牽引，牽引速 度為30-300mm/分鐘，牽引時(shí)間1 -5秒，停歇時(shí)間1 -5秒。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在 于:所述銀合金桿直徑大于1.0-1.5mm時(shí)，拉絲過(guò)程中采用單向方式拉制，且拉絲速度為10-20m/分鐘。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法，其特征在 于:所述銀合金線(xiàn)拉制過(guò)程中，拉絲模具的入口角度為11°-14°。7. 采用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)的制造方法 制造的小晶片LED封裝用微細(xì)銀合金鍵合線(xiàn)，其特征在于:所述銀合金鍵合線(xiàn)材料的各成分 重量百分含量是:Ni 3-5wt%，Ce 0.5-1 .Owt%，La 0.5-1 .Owt%，Ag余量，且Ce和La質(zhì)量分?jǐn)?shù) 相同。
【文檔編號(hào)】H01L33/62GK105950895SQ201610293480
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】李科, 曹軍, 湯爭(zhēng)爭(zhēng), 呂長(zhǎng)春
【申請(qǐng)人】河南優(yōu)克電子材料有限公司