一种镀镍银键合丝的制备方法与流程

本发明涉及键合丝的制备，尤其涉及一种镀镍银键合丝的制备方法。

背景技术：

1、键合丝作为高端封装材料，其应用范围和用量逐年增加。随着技术的进步，对键合丝综合性能的需求也越来越高，键合丝的长效稳定性尤为重要。相比于金键合丝的高昂成本，银键合丝的机械性能更优但延展性稍弱，在冷拉成型的过程中比金键合丝更容易出现界面微裂痕，微裂痕是应力集中点，在拉伸时会出现截面变细甚至断裂，导致银键合丝的稳定性不如金键合丝，影响了银键合丝的高端应用。中国专利申请cn116656998a公开了一种银键合丝及其加工方法，其技术问题也是键合丝在冷拉成型过程中微裂痕放大而影响键合丝的性能，采用了合金成分间互相增效的理念，通过向银键合丝成分中添加石墨烯和钬、镝、镧，来降低银键合丝在冷拉过程中晶区和非晶区之间延伸差异，从而减少微裂痕的出现。但是该发明专利无法制备高纯银键合丝，合金中的组分不可避免地会对键合丝的性能产生不可控的影响，并且也无法完全消除微裂痕的产生。

2、银键合丝在多级冷拉成型过程中，随着拉伸程度的进行，微裂痕是不可能完全避免的，完全消除微裂痕不现实。实际应用中，在银键合丝表面电镀一层保护金属在一定程度上可以降低微裂痕的影响，虽然表面电镀的主要目的不是解决微裂痕的问题，却也提供了一个降低银键合丝表面微裂痕影响的思路。

技术实现思路

1、银键合丝表面微裂痕无法完全消除，通过合金的方式虽然能够减少微裂痕的产生，但引进了其他不可控因素。针对该问题本发明提供一种镀镍银键合丝的制备方法，其思路是不改变纯银键合丝的成分，而是在最后一次冷拉成型后的银丝表面进行沉积银处理后再进行镀镍。具体操作如下：

2、1）银丝预处理

3、将银丝通过ph为10~14的碱洗槽除油，接着通过ph为2~5的酸洗槽活化，最后通过去离子水槽清洗；

4、2）沉积银处理

5、将清洗后的银丝匀速穿过含有银元素的溶液中进行电镀或者化学沉积；

6、3）一次镀镍

7、将沉积银处理后的银丝通过ph为2~5的酸洗槽除杂，再通过去离子水槽超声水洗，出水槽后热风干燥，进入一次镀镍槽进行一次镀镍；

8、4）二次镀镍

9、将一次镀镍后的银丝通过去离子水槽超声水洗，出水槽后热风干燥，进入二次镀镍槽进行二次镀镍；

10、5）收丝

11、将二次镀镍后的银丝通过去离子水槽水洗，热风干燥后卷装。

12、本发明上述方法适用于直径为20~50μm的纯银丝，相当于现有电镀前的细丝，这类纯银细丝的表面布满了不同程度的微裂痕，表面电镀一层金属后，如镀镍、镀铬或者镀锡，银丝的力学性能和电性能会有明显的提升。现有在银丝表面电镀的工艺是尽可能使镀层均匀光滑，平稳的电镀工艺导致镀层元素很难填充到微裂痕中，因此现有镀层纯银键合丝中的微裂痕仍然存在，还会影响镀层和银丝的结合。

13、本发明在银丝镀镍之前先对银丝表面的微裂痕进行沉积银填充处理，沉积银处理的银来源为含有银元素的溶液，具体为硝酸银水溶液、有机络合银离子水溶液或者银纳米团簇水凝胶。具体如下：

14、1、采用硝酸银水溶液对银丝进行化学镀银处理，工艺控制为硝酸银水溶液的浓度为0.5~1.5mol/l，电镀银温度为30~50℃，ph为8~9，电流强度为30~90ma，走丝速度为1~5m/min，银丝镀银后进入水洗槽清洗即可进行一次镀镍。

15、2、有机络合银离子溶液为pamam树形大分子吸附银离子后形成的水溶液，向pamam树形大分子水溶液中加入过量的硝酸银粉末，缓慢搅拌至粉末不再溶解，取清液，转移至走丝槽中，将清洗后的银丝通过走丝槽，出走丝槽后用自然风吹干，进入氮气煅烧炉进行煅烧后用毛刷清理银丝表面，酸洗水洗干燥后即可进行一次镀镍。

16、3、银纳米团簇中银粒子的粒径为2~5nm，选自ctab-agncs、[ag58s13(sad)32]三甲基喹硫银簇、sds-agncs、吡啶类配体修饰的十二核银硫纳米簇，将银纳米团簇加入到海藻酸钠、透明质酸或聚甲基丙烯酸的水凝胶中，搅拌均匀后转移到走丝槽中，将清洗后的银丝通过走丝槽，出走丝槽后用自然风吹干，进入氮气煅烧炉进行煅烧后用毛刷清理银丝表面，酸洗水洗干燥后即可进行一次镀镍。

17、上述三种在银丝表面沉积银的处理，首先，通过纳米级微粒沉积的形式把银丝表面的微裂痕填充，填充物同为银材质，最大程度地降低界面间的不相容，从而消除微裂痕对银键合丝成品性能的影响；其次，除了优先填充微裂痕，银丝的表面也会沉积一定量的纳米级银颗粒，在一次镀镍时可以增加镀层和银丝表面的结合，增加银键合丝成品的力学性能。

18、本发明两次镀镍的目的不同，一次镀镍为粗镀，目的是把镍元素在银丝表面和沉积银颗粒上分布，增加银丝和镀镍层间的接触面积；二次镀镍的目的是形成表面均匀光滑的镀层，即为现有在细丝表面镀镍所达到的效果。基于上述两次镀镍的目的，本发明采取不同的电镀工艺：一次镀镍槽中镍离子浓度为30~50g/l，温度为40~60℃，ph为8~10，电流强度为80~120ma，走丝速度为10~20m/min；二次镀镍槽中镍离子浓度为5~20g/l，温度为30~50℃，ph为8~9，电流强度为5~9ma，走丝速度为2~8m/min。

19、本发明采用沉积银的方式填充银丝表面的微裂痕，避免了银合金键合丝中其他元素带来的不良影响和工艺难度，同为银材质，沉积银不仅增加银丝本身的均一性，还会作为一次镀镍时镍元素的沉积点，使镍金属在微裂痕处沉积，对微裂痕形成焊接作用，一次镀镍沉积的镍纳米颗粒以及沉积银颗粒在二次镀镍时又起到增加镀层面积的作用，增加镀镍层和银丝间的结合。本发明通过沉积银的方法不仅解决了微裂痕导致的银键合丝性能下降，同时还增强了镀镍层与银丝的结合，对于提高纯银键合丝的性能具有积极的意义。

技术特征：

1.一种镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，所述银丝的银含量为99.99wt%，直径为20~50μm。

3.根据权利要求2所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，所述含有银元素的溶液为硝酸银水溶液、有机络合银离子水溶液或者银纳米团簇中的一种；采用硝酸银水溶液对所述银丝进行电镀银处理，采用有机络合银离子水溶液或者银纳米团簇对所述银丝通过煅烧进行沉积银处理。

4.根据权利要求3所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，所述硝酸银水溶液的浓度为0.5~1.5mol/l，电镀银温度为30~50℃，ph为8~9，电流强度为30~90ma，走丝速度为1~5m/min。

5.根据权利要求3所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，所述有机络合银离子溶液为pamam树形大分子吸附银离子后形成的水溶液。

6.根据权利要求5所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，沉积银处理的具体操作为：将清洗后的银丝通过饱和吸附银离子后的pamam树形大分子水溶液走丝槽，出槽风吹干后在氮气保护下煅烧，再用毛刷进行表面清理，水洗干燥即完成沉积银处理。

7.根据权利要求3所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，所述银纳米团簇中银粒子的粒径为2~5nm。

8.根据权利要求7所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，沉积银处理的具体操作为：将清洗后的银丝通过装有银纳米团簇的水凝胶的走丝槽，出槽风吹干后在氮气保护下煅烧，再用毛刷进行表面清理，水洗干燥即完成沉积银处理。

9.根据权利要求1~8任一项所述镀镍银键合丝的制备方法，其特征在于，一次镀镍槽中镍离子浓度为30~50g/l，温度为40~60℃，ph为8~10，电流强度为80~120ma，走丝速度为10~20m/min；二次镀镍槽中镍离子浓度为5~20g/l，温度为30~50℃，ph为8~9，电流强度为5~9ma，走丝速度为2~8m/min。

技术总结本发明涉及键合丝的制备，公开了一种镀镍银键合丝的制备方法：将银丝碱洗除油和酸洗活化，清洗后匀速穿过含有银元素的溶液进行电镀或者化学沉积，酸洗除杂、超声水洗、热风干燥后进行一次镀镍，将一次镀镍后的银丝超声水洗、热风干燥后进行二次镀镍，最后将银丝水洗，热风干燥后卷装。本发明采用沉积银的方式填充银丝表面的微裂痕，避免了银合金键合丝中添加元素带来的不良影响和工艺难度，不仅增加银丝本身的均一性，还会作为一次镀镍时镍元素的沉积点，使镍金属在微裂痕处沉积，对微裂痕形成焊接作用，一次镀镍沉积的镍纳米颗粒以及沉积银颗粒在二次镀镍时又起到增加镀层面积的作用，增加镀镍层和银丝间的结合。技术研发人员：王岩,祝海磊,赵启燕受保护的技术使用者：烟台一诺电子材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13