CN101569968B - 封装导线用的银合金焊线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种封装导线用的银合金焊线的制造方法，该制造方法包括：首先备有包含有银成分的主要金属原料；然后，将该主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼，并在真空熔炉中加入数种次要金属原料，以制成银合金铸块；接着，将银合金铸块拉伸形成银合金线材；最后，将该银合金线材拉伸为预定线径的银合金焊线。本发明还提供一种封装导线用的银合金焊线，该银合金焊线的组成成分包含：重量百分比为90.00～99.99％的银成分；重量百分比为0.0001～9.9997％的金成分；以及重量百分比为0.0001～9.9997％的铜成分。借由数种金属原料调配制成的银合金焊线，不仅能达到纯金制成的金属焊线的功效，且可大幅降低成本。

Description

封装导线用的银合金焊线及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种金属焊线，特别是指一种用于半导体封装工艺中的银合金焊线及其制造方法。
背景技术
在半导体元件的封装工艺中，常以打线接合将金属焊线连接至芯片及电路基板上，借金属焊线电连接于芯片与电路基板，以作为芯片与电路基板之间的信号及电流传递路径。
一般来说，金属焊线的荷重强度、延展性、弯曲度、熔点、电性、硬度及与集成电路(IC)芯片的焊接能力等主要特性与其所采用的材料相关。而上述特性将影响半导体元件的寿命及稳定性。依照芯片与电路基板的形态不同，其搭配使用的金属焊线的规格也有所不同。
传统金属焊线主要由纯金材质制成。纯金材质的金属焊线具有较佳的延展性及导电性等物理性质，但是，由于纯金材质的金属焊线成本较高，也造成整体半导体元件成本增加。
因此，对于上述问题，如何开发一种能达到纯金焊线的功效，并可大幅降低材料成本的金属焊线，乃是本发明主要所要解决的课题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可达到纯金材质的金属焊线的功效，并可降低成本的封装导线用的银合金焊线及其制造方法。
为达到上述目的，本发明提供一种封装导线用的银合金焊线的制造方法：首先备有具有银成分的主要金属原料；然后，将该主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼，并在该真空熔炉中加入金成分及铜成分的次要金属原料进行混合熔炼，以制成银合金铸块；接着，将该银合金铸块拉伸形成银合金线材；最后，将该银合金线材拉伸成为具有预定线径的银合金焊线。
以上述制造方法所制得的封装导线用的银合金焊线，其组成成分主要包含重量百分比为90.00～99.99％的银(Ag)成分；重量百分比为0.0001～9.9997％的金成分；以及重量百分比为0.0001～9.9997％的铜成分。
本发明借由两种或两种以上的金属元素调配制成的银合金焊线，不仅能达到纯金制成的金属焊线的功效，并且可以大幅降低成本。
附图说明
图1为本发明的银合金焊线的制造方法的流程图；
图2为图1的细化流程图。
附图标记说明
步骤100～108
步骤102a～102f
步骤104a～104f
具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
如图1及图2所示，分别为本发明的银合金焊线的制造方法的流程图及其细化流程图。如图1、图2所示，本发明的银合金焊线的制造方法，首先，在步骤100中，先备有具有银成分的主要金属原料。
其次，在步骤102中，进行熔炼制造，将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉(如步骤102a)进行熔炼，并且，在真空熔炉中加入具有金(Au)及铜(Cu)的次要金属原料进行混合熔炼(如步骤102b)，以借由真空熔炉炼制出银合金铸块(如步骤102c)。该银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为90.00～99.99％的银、重量百分比为0.0001～9.9997％的金，以及重量百分比为0.0001～9.9997％的铜。
此外，还可在步骤102的熔炼过程中加入微量金属原料，使炼制出的银合金铸块的组成成分还具有重量百分比为0.0001～9.9997％的铍(Be)，以及重量百分比为0.0001～9.9997％的铝(Al)。
然后，再将银合金铸块经由连续铸造以拉伸形成预定线径为4～8mm的银合金线材(如步骤102d)。再通过卷收机卷取该银合金线材(如步骤102e)，并进行银合金线材的成分分析(如步骤102f)，以判断其成分比例是否符合要求。
步骤104，对铸造完成的银合金线材进行拉伸，使其原本为4～8mm的线径经过第一粗伸线机的拉伸缩小至3mm或3mm以下(如步骤104a)，再经第二粗伸线机拉伸至1.00mm或1.00mm以下(如步骤104b)，再经第一细伸线机拉伸至0.50mm或0.50mm以下(如步骤104c)，然后，再将线径为0.50mm或0.50mm以下的银合金线材依序经过第二细伸线机(步骤104d)、极细伸线机(步骤104e)，以及超极细伸线机(步骤104f)将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm(即2.00mil)至0.010mm(即0.40mil)范围的特定银合金焊线。
步骤106，进行表面清洗，对银合金焊线的表面进行清洗。
步骤108，将经过拉伸完成的银合金焊线进行热退火处理，使银合金焊线的断裂荷重(Breaking Load)及延展性(Elongation)等物理性质符合预定的所需范围。
上述本发明的银合金焊线可应用于IC、发光二极管(LED)及表面声波(SAW)封装作为导线之用。
以下借数个实施例对本发明进行更详细的说明。
实施例1
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为98.659％的银、重量百分比为0.50％的金、重量百分比为0.84％的铜、重量百分比为0.0008％的铍，以及重量百分比为0.0002％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为6mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为6mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至3mm，经过第二粗伸线机拉伸至1.00mm，经过第一细伸线机拉伸至0.50mm，再将线径为0.50mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例2
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为99.99％的银、重量百分比为0.005％的金、重量百分比为0.003％的铜、重量百分比为0.001％的铍，以及重量百分比为0.001％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为6mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为6mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至3mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.8mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例3
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为95％的银、重量百分比为1.25％的金、重量百分比为1.25％的铜、重量百分比为1.25％的铍，以及重量百分比为1.25％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为6mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为6mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至3mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.9mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例4
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为90％的银、重量百分比为0.0001％的金、重量百分比为0.0001％的铜、重量百分比为9.9997％的铍，以及重量百分比为0.0001％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为4mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为4mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至2.5mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.9mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例5
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为90％的银、重量百分比为9.9997％的金、重量百分比为0.0001％的铜、重量百分比为0.0001％的铍，以及重量百分比为0.0001％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为8mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为8mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至2mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.9mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例6
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为90％的银、重量百分比为0.0001％的金、重量百分比为0.0001％的铜、重量百分比为0.0001％的铍，以及重量百分比为9.9997％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为6mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为6mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至3mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.9mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
实施例7
将具有银成分的主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼制造，并在真空熔炉中加入金及铜等次要金属原料，还加入铍及铝等微量金属原料进行混合调配，然后，由真空熔炉混合熔炼炼制出银合金铸块。银合金铸块的组成成分包含：重量百分比为90％的银、重量百分比为0.0001％的金、重量百分比为9.9997％的铜、重量百分比为0.0001％的铍，以及重量百分比为0.0001％的铝。
将该银合金铸块经由连续铸造以拉伸出线径为6mm的银合金线材。通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
在银合金线材铸造完成后，进行线径拉伸，使原本为6mm的线径经过第一粗伸线机拉伸至2mm，经过第二粗伸线机拉伸至0.9mm，经过第一细伸线机拉伸至0.45mm，再将线径为0.45mm的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机，将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的特定银合金焊线。
最后，对经过拉伸完成的银合金焊线表面进行清洗，并对银合金焊线进行热退火处理。
综上所述，本发明借由两种或两种以上的金属元素调配制成的银合金焊线，能达到纯金制成的金属焊线的功效，且可大幅降低成本，确实达成本发明的功效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。凡是根据本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，都涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，该制造方法包含：
(a)备有具有银成分的主要金属原料；
(b)将该主要金属原料置入于真空熔炉进行熔炼，并在该真空熔炉中加入金成分及铜成分的次要金属元素进行混合熔炼，以制成银合金铸块；
(c)将银合金铸块拉伸形成银合金线材；及
(d)将银合金线材拉伸为预定线径的银合金焊线；所述步骤a的银成分的重量百分比为90.00～99.99％；所述步骤b的金成分的重量百分比为0.0001～9.9997％；所述步骤b的铜成分的重量百分比为0.0001～9.9997％。
2.如权利要求1所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，在步骤b中还包含加入铍成分及铝成分的微量金属原料进行混合熔炼。
3.如权利要求2所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，步骤b中的微量金属元素包含有重量百分比为0.0001～9.9997％的铍成分。
4.如权利要求3所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，步骤b中的微量金属元素包含有重量百分比为0.0001～9.9997％的铝成分。
5.如权利要求1所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，步骤c中，所述银合金铸块经由连续铸造以拉伸形成预定线径为4～8mm的银合金线材，再通过卷收机卷取银合金线材，并进行银合金线材的成分分析。
6.如权利要求5所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，步骤d中，将原本线径为4～8mm的该银合金线材，经过第一粗伸线机的拉伸缩小其线径至3mm或3mm以下，再经第二粗伸线机拉伸其线径至1.00mm或1.00mm以下，再经第一细伸线机拉伸其线径至0.50mm或0.50mm以下，然后，再将0.50mm或0.50mm以下的银合金线材依序经过第二细伸线机、极细伸线机，以及超极细伸线机将银合金线材拉伸为预定线径为0.0508mm至0.010mm范围的银合金焊线。
7.如权利要求6所述的封装导线用的银合金焊线的制造方法，其特征在于，步骤d后进行表面清洗及热退火处理。
8.一种封装导线用的银合金焊线，其特征在于，其组成成分包含：
重量百分比为90.00～99.99％的银成分；
重量百分比为0.0001～9.9997％的金成分；以及
重量百分比为0.0001～9.9997％的铜成分。
9.如权利要求8所述的封装导线用的银合金焊线，其特征在于，该银合金焊线的组成成分还包含重量百分比为0.0001～9.9997％的铍成分。
10.如权利要求9所述的封装导线用的银合金焊线，其特征在于，该银合金焊线的组成成分还包含重量百分比为0.0001～9.9997％的铝成分。
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