CN107768338A - 银‑锡‑石墨烯复合键合丝及其制备方法 - Google Patents

银‑锡‑石墨烯复合键合丝及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107768338A
CN107768338A CN201710877543.5A CN201710877543A CN107768338A CN 107768338 A CN107768338 A CN 107768338A CN 201710877543 A CN201710877543 A CN 201710877543A CN 107768338 A CN107768338 A CN 107768338A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silver
tin
bonding wire
purity
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710877543.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107768338B (zh
Inventor
苏风凌
吴国防
陈伟
郑太奎
马珑珂
王永贤
袁丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SICHUAN WINNER SPECIAL ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd
Original Assignee
SICHUAN WINNER SPECIAL ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SICHUAN WINNER SPECIAL ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd filed Critical SICHUAN WINNER SPECIAL ELECTRONIC MATERIALS CO Ltd
Priority to CN201710877543.5A priority Critical patent/CN107768338B/zh
Publication of CN107768338A publication Critical patent/CN107768338A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107768338B publication Critical patent/CN107768338B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/432—Mechanical processes
    • H01L2224/4321—Pulling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/45111—Tin (Sn) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/45193—Material with a principal constituent of the material being a solid not provided for in groups H01L2224/451 - H01L2224/45191, e.g. allotropes of carbon, fullerene, graphite, carbon-nanotubes, diamond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种银‑锡‑石墨烯复合键合丝，其包括：石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%及不可避免的杂质。与现有技术相比，在高端的LED及IC封装中，这种银‑石墨烯新型复合键合丝的成本仅为金丝1/8，大大降低了封装成本，且有效的克服了金银合金丝及镀钯铜丝在焊线时出现推拉力不足，二焊点植球不良和一焊点滑球等键合性缺陷，焊点能很好的共晶，键合性能均能达到键合金丝的性能要求。另外，本发明还提供了上述复合键合丝的制备方法。

Description

银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及微电子封装用键合丝技术领域，具体地涉及了银-锡-石墨烯复合键合丝，同时还涉及了该银-锡-石墨烯复合键合丝的制备方法。
背景技术
微电子引线键合，是一种使用微细金属线，利用热、压力、超声波能量为使金属引线与基板焊盘紧密焊合，实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。
目前在中高端LED、COB及多引脚IC集成电路封装，键合线多用金线、金银合金丝及镀钯铜线。由于键合金丝价格偏高，导致封装成本增加。金银合金丝价格相对较低，但在高端LED、COB及多引脚IC集成电路封装技术中，会出现键合氧化、推拉力不足、焊点共晶不好等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是降低使用键合金丝所带来的封装成本，以及克服金银合金丝及镀钯铜丝现有的技术缺陷，并提供一种银-锡-石墨烯复合键合丝；本发明的又一个目的是提供上述银-锡-石墨烯复合键合丝的制备方法。
为实现上述目的，为此，本发明涉及的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，包括：石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%及不可避免的杂质。
在另一种优选技术方案中，银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，由石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%及不可避免的杂质组成。
此外，本申请还提供上述任一技术方案所述银-锡-石墨烯复合键合丝的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、配制硝酸银溶液10L；
步骤2、将质量为5-10g的石墨置于配制好的硝酸银溶液中，同时施以电磁搅拌和超声波分散，并用氨水调节溶液的pH值为中性，在反应温度为40℃～70℃的条件下，滴入还原剂；
步骤3、反应完毕后用去离子水冲洗并过滤，将收集的反应产物置于干燥箱烘干，得到含石墨烯4%～8.5%的银-石墨烯复合粉末材料；
步骤4、制备银-锡合金棒：按重量百分比，将65%～80%的银和20%～35%的锡放入高纯石墨坩埚内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入高纯氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为Φ8mm的银-锡合金棒；
步骤5、制备银-锡-石墨烯复合棒材：按重量百分比，将一定量的纯度≥99.99%银粉、银-石墨烯复合材料粉末、银-锡合金棒置于高纯石墨坩埚内，并将高纯石墨坩埚置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1100℃～1300℃，待材料完全熔化后，保温15min～60min的同时进行搅拌；搅拌后精炼30min～60min，采用定向凝固方法，下拉连铸得到直径为Φ6mm的复合材料棒材，该复合材料棒材的成分为石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%；
步骤6、粗拉伸：将经步骤5中的Φ6mm的复合材料棒材粗拉伸成直径Φ1.0mm的线材；
步骤7、表面清洗：将经过粗拉的直径Φ1.0mm的线材先用浓度为1%～20%盐酸溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；
步骤8、中拉伸：将经步骤7处理后的直径Φ1.0mm的线材中拉伸成直径Φ0.3mm的线材；
步骤9、细拉伸：将直径Φ0.3mm的线材细拉伸成直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材；
步骤10、微细拉伸：将直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材进行微细拉伸，拉伸成直径Φ0.015mm～Φ0.050mm的复合键合丝；
步骤11、热处理：将Φ0.015mm～Φ0.05mm的复合键合丝置于连续退火***中，采用高纯氮气做为保护气体，温度300℃～600℃，速度40m～80m/min进行连续退火处理；
步骤12、复绕分装：将经步骤11中处理后的复合键合丝单卷定尺，控制张力0.8g～8.0g，单卷500m定尺。
优选地，所述银的纯度≥99.99%；所述锡的纯度≥99.99%。
优选地，所述硝酸银的浓度为0.1mol/L。
优选地，所述步骤2中氨水浓度为25～28%。
优选地，所述还原剂为甲醛，其浓度为15～37%。
优选地，所述高纯石墨坩埚石墨材料纯度≥99.999%。
优选地，所述步骤4或步骤5中抽真空时的真空度为1.0×10-2Pa。
优选地，所述高纯氩气的纯度纯度≥99.999%；所述高纯氮气的纯度纯度≥99.999%。
相对于上述背景技术或者其他现有技术，本发明的有益效果大致如下：
与现有技术相比，在高端的LED及IC封装中，金丝占有很大的比例，这种银-石墨烯新型复合键合丝的成本仅为金丝1/8，在部分LED及IC封装中，大大降低了封装成本，而金银合金丝及镀钯铜丝在焊线时极易出现推拉力不足，二焊点植球不良和一焊点滑球等键合性缺陷。这种银-石墨烯-锡复合新型键合丝材料有效的克服了上述缺陷，焊点能很好的共晶，键合性能均能达到键合金丝的性能要求。具体效果如下：
1）利用本发明方法得到的银-石墨烯新型复合键合丝，材质更致密，表面光滑，线型截面圆度一致。
2）在银的基础上，添加锡元素能使合金的熔点下降，在焊线作业时，银及锡的共晶温度仅为360～375 ℃之间，使得本复合新型键合丝与芯片镀银层焊接时得到很好的共晶，银锡低温共晶合金作为微电子低温钎料和半导体欧姆接触材料，具有良好的耐蚀性和导热性。
3）降低了丝材的电阻率，从而提高了复合材料的导电性能。25℃室温条件下，在KDY-1型电阻率测试仪上测量直径为25um的丝材样品电阻率，仅为1.9Ω ·cm，比金银合金丝低了0.15～0.8Ω ·cm。
4）增强了丝材的抗拉强度：25℃室温条件下，直径为25um的丝材样品在INSTRON-332型万能材料实验机上测试，断裂力达到35.3 cN，而同等直径的金银合金丝的断裂力仅为18.5 cN。
5）显微硬度相对较高：25℃室温条件下，在HMW-FA2型显微硬度计上测量样品的显微硬度为HV为50～55，而金银合金丝的显微硬度为HV为40～45。
6）改善了材料的内部晶体结构，组织排列均匀一致：25℃室温条件下，在S-3400N型扫描电镜下观察样品的微观组织与电弧侵蚀表相相貌，材料中石墨烯呈点片状分布且均匀，未见界面脱粘和孔洞，这使得材料密度相对较高，焊线时避免了滑球现象，从而了改善键合性能。
7）在下游封装时，打线模式为BSOB及BBOS时，线材与球体共晶得到保障；在封装后进行破坏性耐冷热冲击时（在-40℃～+100℃，间隔时间为15min ），金丝：约1000次，金银合金丝：约300次，银-石墨烯-锡复合新型键合丝：约1000次。
总之，本发明的键合丝降低了封装成本，而性能与金丝相当，克服了金银合金丝及镀钯铜丝的的键合缺陷，封装后具有很强的推拉力性能，良好的耐电弧性能，焊点能很好的共晶。本发明的目的、特性和技术方案能够以任意组合方式共同或独立地应用。在每个技术方案中不一定需要结合所有目的或特性。
附图说明
图1为本发明制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明所涉及的各技术方案，下面提供一系列具体实施例对本发明作进一步的详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中所描述的各个具体技术特征可以通过任何合适的方式进行组合；为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
在一种具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，包括：石墨烯0.05%、锡5%、银94.95%及不可避免的杂质。
在又一具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，包括：石墨烯1.5%、锡10%、银88.5及不可避免的杂质。
在又一具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，包括：石墨烯0.5%、锡7%、银92.5%及不可避免的杂质。
在又一具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，由石墨烯1%、锡8%、银92%及不可避免的杂质组成。
在又一具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，由石墨烯0.1%、锡9%、银90.9%及不可避免的杂质组成。
在又一具体的实施例中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，由石墨烯0.3%、锡6%、银93.7%及不可避免的杂质组成。
在一系列具体的实施例中，基于上述任一实施例中所提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，其制备方法，包括以下步骤：
步骤1、配制硝酸银溶液10L；
步骤2、将石墨置于配制好的硝酸银溶液中，同时施以电磁搅拌和超声波分散，并用氨水调节溶液的pH值为中性，在反应温度为40℃～70℃的条件下，滴入还原剂；
步骤3、反应完毕后用去离子水冲洗并过滤，将收集的反应产物置于干燥箱烘干，得到银-石墨烯复合粉末材料；
步骤4、制备银-锡合金棒：按重量百分比，将银和锡放入高纯石墨坩埚内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入高纯氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为Φ8mm的银-锡合金棒；
步骤5、制备银-锡-石墨烯复合棒材：按重量百分比，将一定量的纯度≥99.99%银粉、银-石墨烯复合材料粉末、银-锡合金棒置于高纯石墨坩埚内，并将高纯石墨坩埚置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1100℃～1300℃，待材料完全熔化后，保温15min～60min的同时进行搅拌；搅拌后精炼30min～60min，采用定向凝固方法，下拉连铸得到直径为Φ6mm的复合材料棒材；
步骤6、粗拉伸：将经步骤5中的Φ6mm的复合材料棒材粗拉伸成直径Φ1.0mm的线材；
步骤7、表面清洗：将经过粗拉的直径Φ1.0mm的线材先用浓度为1%～20%盐酸溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；
步骤8、中拉伸：将经步骤7处理后的直径Φ1.0mm的线材中拉伸成直径Φ0.3mm的线材；
步骤9、细拉伸：将直径Φ0.3mm的线材细拉伸成直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材；
步骤10、微细拉伸：将直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材进行微细拉伸，拉伸成直径Φ0.015mm～Φ0.050mm的复合键合丝；
步骤11、热处理：将Φ0.015mm～Φ0.05mm的复合键合丝置于连续退火***中，采用高纯氮气做为保护气体，温度300℃～600℃，速度40m～80m/min进行连续退火处理；
步骤12、复绕分装：将经步骤11中处理后的复合键合丝单卷定尺，控制张力0.8g～8.0g，单卷500m定尺。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述银的纯度≥99.99%；所述锡的纯度≥99.99%。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述硝酸银的浓度为0.1mol/L。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述步骤2中氨水浓度为25～28%。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述还原剂为甲醛，其浓度为15～37%。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述高纯石墨坩埚石墨材料纯度≥99.999%。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述步骤4或步骤5中抽真空时的真空度为1.0×10-2Pa。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，所述高纯氩气的纯度≥99.999%；所述高纯氮气的纯度纯度≥99.999%。
在一种具体的实施例X中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，其制备方法，包括以下步骤：
步骤1、配制浓度为0.1mol/L硝酸银溶液10L；
步骤2、将质量为5g的石墨置于配制好的硝酸银溶液中，同时施以电磁搅拌和超声波分散，并用浓度为25～28%的氨水调节溶液的pH值为中性，在反应温度为40℃～70℃的条件下，滴入浓度为15～37%的还原剂甲醛；
步骤3、反应完毕后用去离子水冲洗并过滤，将收集的反应产物置于干燥箱烘干，得到含石墨烯4%银-石墨烯复合粉末材料；
步骤4、制备银-锡合金棒：按重量百分比，将80%的纯度≥99.99%的银和20%的纯度≥99.99%的锡放入石墨材料纯度≥99.999%的高纯石墨坩埚内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空真空度为1.0×10-2Pa并加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入纯度≥99.999%的氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为Φ8mm的银-锡合金棒；
步骤5、制备银-锡-石墨烯复合棒材：按重量百分比，将一定量的纯度≥99.99%银粉、银-石墨烯复合材料粉末、银-锡合金棒置于高纯石墨坩埚内，并将高纯石墨坩埚置于真空下拉连铸炉中，抽真空真空度为1.0×10-2Pa并加热至1100℃～1300℃，待材料完全熔化后，保温15min～60min的同时进行搅拌；搅拌后精炼30min～60min，采用定向凝固方法，下拉连铸得到直径为Φ6mm的复合材料棒材，该复合材料棒材的成分为石墨烯0.05%、锡5%、银94.95%；
步骤6、粗拉伸：将经步骤5中的Φ6mm的复合材料棒材粗拉伸成直径Φ1.0mm的线材；
步骤7、表面清洗：将经过粗拉的直径Φ1.0mm的线材先用浓度为1%～20%盐酸溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；
步骤8、中拉伸：将经步骤7处理后的直径Φ1.0mm的线材中拉伸成直径Φ0.3mm的线材；
步骤9、细拉伸：将直径Φ0.3mm的线材细拉伸成直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材；
步骤10、微细拉伸：将直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材进行微细拉伸，拉伸成直径Φ0.015mm～Φ0.050mm的复合键合丝；
步骤11、热处理：将Φ0.015mm～Φ0.05mm的复合键合丝置于连续退火***中，采用高纯氮气做为保护气体，温度300℃～600℃，速度40m～80m/min进行连续退火处理；
步骤12、复绕分装：将经步骤11中处理后的复合键合丝单卷定尺，控制张力0.8g～8.0g，单卷500m定尺。
在一种具体的实施例Y中，本发明提供的银-锡-石墨烯复合键合丝，其制备方法，包括以下步骤：
步骤1、配制浓度为0.1mol/L硝酸银溶液10L；
步骤2、将质量为10g的石墨置于配制好的硝酸银溶液中，同时施以电磁搅拌和超声波分散，并用浓度为25～28%的氨水调节溶液的pH值为中性，在反应温度为40℃～70℃的条件下，滴入浓度为15～37%的还原剂甲醛；
步骤3、反应完毕后用去离子水冲洗并过滤，将收集的反应产物置于干燥箱烘干，得到含石墨烯8.5%银-石墨烯复合粉末材料；
步骤4、制备银-锡合金棒：按重量百分比，将65%的纯度≥99.99%的银和35%的纯度≥99.99%的锡放入石墨材料纯度≥99.999%的高纯石墨坩埚内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空真空度为1.0×10-2Pa并加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入纯度≥99.999%的氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为Φ8mm的银-锡合金棒；
步骤5、制备银-锡-石墨烯复合棒材：按重量百分比，将一定量的纯度≥99.99%银粉、银-石墨烯复合材料粉末、银-锡合金棒置于高纯石墨坩埚内，并将高纯石墨坩埚置于真空下拉连铸炉中，抽真空真空度为1.0×10-2Pa并加热至1100℃～1300℃，待材料完全熔化后，保温15min～60min的同时进行搅拌；搅拌后精炼30min～60min，采用定向凝固方法，下拉连铸得到直径为Φ6mm的复合材料棒材，该复合材料棒材的成分为石墨烯1.5%、锡10%、银88.5%；
步骤6、粗拉伸：将经步骤5中的Φ6mm的复合材料棒材粗拉伸成直径Φ1.0mm的线材；
步骤7、表面清洗：将经过粗拉的直径Φ1.0mm的线材先用浓度为1%～20%盐酸溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；
步骤8、中拉伸：将经步骤7处理后的直径Φ1.0mm的线材中拉伸成直径Φ0.3mm的线材；
步骤9、细拉伸：将直径Φ0.3mm的线材细拉伸成直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材；
步骤10、微细拉伸：将直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材进行微细拉伸，拉伸成直径Φ0.015mm～Φ0.050mm的复合键合丝；
步骤11、热处理：将Φ0.015mm～Φ0.05mm的复合键合丝置于连续退火***中，采用高纯氮气做为保护气体，温度300℃～600℃，速度40m～80m/min进行连续退火处理；
步骤12、复绕分装：将经步骤11中处理后的复合键合丝单卷定尺，控制张力0.8g～8.0g，单卷500m定尺。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，在步骤2中，称取石墨的质量可以是6g、7g、8g、9g，也可以是5.1g、5.2g、5.31g等非整数质量。
在上述任一实施例中，还可以做进一步的改进。具体的，在步骤4中，银的重量百分比可以是65%～80%之间的任一整数重量百分比，也可以使其中的任一非整数重量百分比；相应的锡的重量百分比可以是20%～35%之间的任一整数重量百分比，也可以使其中的任一非整数重量百分比。
在下游封装时，打线模式为BSOB及BBOS时，线材与球体共晶得到保障；在封装后进行破坏性耐冷热冲击时（在-40℃～+100℃，间隔时间为15min ），金丝：约1000次，金银合金丝：约300次，银-石墨烯-锡复合新型键合丝：约1000次。
此外，本申请中实施例X和实施例Y的各项指标检测结果如表1所示。
项目 Φ25um本发明合金丝 Φ25um金银合金丝
电阻率/Ω ·cm 1.9 2.05～2.7
断裂力/cN 35.3 18.5
维氏显微硬度HV/Mpa 50～55 40～45
由上表可知，实施例X和实施例Y中的各项指标均优于金银合金丝，且下游封装时其性能与金丝相当，那么上述位于其各数值区间内的其他各实施例的各项指标也应该是符合本表及本说明书的相应特点，相信本领域技术人员易于理解，本申请中不再赘述。
以上对发明所提供的银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是在不脱离本发明原理的前提下，本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的替换实施例。

Claims (10)

1.一种银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，包括：石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%及不可避免的杂质。
2.一种银-锡-石墨烯复合键合丝，以重量百分比计，由石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%及不可避免的杂质组成。
3.一种银-锡-石墨烯复合键合丝的制备方法，所述银-锡-石墨烯复合键合丝为权利要求1或2任一项所述的银-锡-石墨烯复合键合丝，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、配制硝酸银溶液10L；
步骤2、将质量为5-10g的石墨置于配制好的硝酸银溶液中，同时施以电磁搅拌和超声波分散，并用氨水调节溶液的pH值为中性，在反应温度为40℃～70℃的条件下，滴入还原剂；
步骤3、反应完毕后用去离子水冲洗并过滤，将收集的反应产物置于干燥箱烘干，得到含石墨烯4%～8.5%的银-石墨烯复合粉末材料；
步骤4、制备银-锡合金棒：按重量百分比，将65%～80%的银和20%～35%的锡放入高纯石墨坩埚内，并置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1000℃～1300℃，待材料完全熔化后，充入高纯氩气保护，保温30min～90min，然后进行下拉定向连铸，得到直径为Φ8mm的银-锡合金棒；
步骤5、制备银-锡-石墨烯复合棒材：按重量百分比，将一定量银、银-石墨烯复合材料粉末、银-锡合金棒置于高纯石墨坩埚内，并将高纯石墨坩埚置于真空下拉连铸炉中，抽真空加热至1100℃～1300℃，待材料完全熔化后，保温15min～60min的同时进行搅拌；搅拌后精炼30min～60min，采用定向凝固方法，下拉连铸得到直径为Φ6mm的复合材料棒材，该复合材料棒材的成分为石墨烯0.05%～1.5%、锡5%～10%、银88.5～94.95%；
步骤6、粗拉伸：将经步骤5中的Φ6mm的复合材料棒材粗拉伸成直径Φ1.0mm的线材；
步骤7、表面清洗：将经过粗拉的直径Φ1.0mm的线材先用浓度为1%～20%盐酸溶液清洗，再用去离子水冲清洗并烘干；
步骤8、中拉伸：将经步骤7处理后的直径Φ1.0mm的线材中拉伸成直径Φ0.3mm的线材；
步骤9、细拉伸：将直径Φ0.3mm的线材细拉伸成直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材；
步骤10、微细拉伸：将直径Φ0.08mm～Φ0.10mm的丝材进行微细拉伸，拉伸成直径Φ0.015mm～Φ0.050mm的复合键合丝；
步骤11、热处理：将Φ0.015mm～Φ0.05mm的复合键合丝置于连续退火***中，采用高纯氮气做为保护气体，温度300℃～600℃，速度40m～80m/min进行连续退火处理；
步骤12、复绕分装：将经步骤11中处理后的复合键合丝单卷定尺，控制张力0.8g～8.0g，单卷500m定尺。
4.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于，所述银的纯度≥99.99%；所述锡的纯度≥99.99%。
5.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述硝酸银的浓度为0.1mol/L。
6.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述步骤2中氨水浓度为25～28%。
7.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述还原剂为甲醛，其浓度为15～37%。
8.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述高纯石墨坩埚所用石墨材料纯度≥99.999%。
9.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述步骤4或步骤5中抽真空时的真空度为1.0×10-2Pa。
10.如权利要求3所述的银-锡-石墨烯复合键合丝制备方法，其特征在于：所述高纯氩气的纯度纯度≥99.999%；所述高纯氮气的纯度纯度≥99.999%。
CN201710877543.5A 2017-09-26 2017-09-26 银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法 Active CN107768338B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710877543.5A CN107768338B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710877543.5A CN107768338B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107768338A true CN107768338A (zh) 2018-03-06
CN107768338B CN107768338B (zh) 2019-12-24

Family

ID=61266468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710877543.5A Active CN107768338B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 银-锡-石墨烯复合键合丝及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107768338B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326706A (zh) * 2018-09-19 2019-02-12 北京大学东莞光电研究院 一种基于石墨烯合金线的led封装方法
CN111524811A (zh) * 2020-04-23 2020-08-11 江西森通新材料科技有限公司 一种石墨烯-金键合丝及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103131885A (zh) * 2011-11-21 2013-06-05 赫劳斯材料工艺有限及两合公司 用于半导体器件的接合线
US20170103823A1 (en) * 2015-10-07 2017-04-13 Wire Technology Co., Ltd. Graphene coated silver alloy wire and methods for manufacturing the same
CN106711117A (zh) * 2017-01-24 2017-05-24 山东科大鼎新电子科技有限公司 一种石墨烯键合银丝及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103131885A (zh) * 2011-11-21 2013-06-05 赫劳斯材料工艺有限及两合公司 用于半导体器件的接合线
US20170103823A1 (en) * 2015-10-07 2017-04-13 Wire Technology Co., Ltd. Graphene coated silver alloy wire and methods for manufacturing the same
CN106711117A (zh) * 2017-01-24 2017-05-24 山东科大鼎新电子科技有限公司 一种石墨烯键合银丝及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326706A (zh) * 2018-09-19 2019-02-12 北京大学东莞光电研究院 一种基于石墨烯合金线的led封装方法
CN111524811A (zh) * 2020-04-23 2020-08-11 江西森通新材料科技有限公司 一种石墨烯-金键合丝及其制备方法和应用
CN111524811B (zh) * 2020-04-23 2021-08-31 江西森通新材料科技有限公司 一种石墨烯-金键合丝及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107768338B (zh) 2019-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106011516B (zh) 一种掺杂金合金键合丝及其深冷处理制备方法
CN103474408B (zh) 一种表面有镀金层的金银合金键合丝及其制备方法
CN106252319B (zh) 一种铜基键合引线及其生产工艺
CN201975388U (zh) 防氧化铜基键合丝
US8101030B2 (en) Manufacturing method for composite alloy bonding wire
CN102776405B (zh) 一种键合金银合金丝的制备方法
CN104835797B (zh) 一种铜钯银合金键合引线及其制备方法
CN105247666B (zh) 半导体装置及其制造方法
TW201207129A (en) Cooper bonding wire used in encapsulation and manufacturing method thereof
CN105132735A (zh) 一种微电子封装用超细铜合金键合丝及其制备方法
CN106992164A (zh) 一种微电子封装用铜合金单晶键合丝及其制备方法
CN107768338A (zh) 银‑锡‑石墨烯复合键合丝及其制备方法
TW201205695A (en) Bonding wire for semiconductor
CN103199073A (zh) 银钯合金单晶键合丝及其制造方法
TW201247904A (en) Ag-based alloy wire and method for manufacturing the same
CN109266874A (zh) 一种铜合金键合引线及其制备方法
CN102361026A (zh) 一种具有防氧化功能的铜基键合丝
CN107240551A (zh) 一种银合金键合丝的制备方法
CN111524811B (zh) 一种石墨烯-金键合丝及其制备方法和应用
TW201204843A (en) Bonding silver wire for packaging and manufacturing method thereof
CN106811617A (zh) 一种键合金银合金的制备方法
CN104299954B (zh) 一种用于半导体焊接的铜线
CN106244844A (zh) 一种半导体用的铜线及其制备方法
CN110284023A (zh) 一种铜合金键合丝及其制备方法和应用
CN109473413A (zh) 一种抗氧化的铜基键合丝及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant