一种高含铂合金键合丝及其制备方法和应用与流程

本技术涉及合金键合丝领域，尤其涉及一种高含铂合金键合丝及其制备方法和应用。

背景技术：

1、键合合金材料由于其较为优异的化学稳定性能，广泛应用于集成电路封装行业以及led行业，经过多年的研究与发展，键合金丝材料的开发已趋于极限，现如今，性能优异且价格低廉的合金丝材料成为研发趋势。如今，因为银键合丝和铜键合丝的成本远低于金键合丝，且其键合的过程不太需要保护气体氛围，所以在更多的领域和场合当中作为了金键合丝的重要替代产品。

2、现有的银/铜键合丝虽然具有优异的成本优势，但随着电子封装高密度化、高速度化和小型化发展，对于键合丝的性能要求也进一步提高，传统银/铜键合丝已经落后于现有需求。银键合丝面临着抗拉强度较低、抗高温氧化性差的技术问题，而铜键合丝也存在着硬度过高、易氧化等显著缺点。

3、所以，为了解决上述问题，本技术提供了一种高含铂合金键合丝及其制备方法。本技术所制得的高含铂合金键合能够在有效提高键合丝的延伸率、抗拉强度等力学机械性能的同时，进一步极大地保证键合丝保有优异的导电以及抗氧化性能，具有十分全面的性能，市场前景优异，能够应用在多种领域和环境当中。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术第一方面提供了一种高含铂合金键合丝，以质量百分比计，包括：pt 5～15％，cu 0.5～2％，pd 1～3％，si 0.01～0.015％，ce 0.001～0.005％，in 0.001～0.003％，ni 0.002～0.0025％，re 0.01～0.015％，y 0.001～0.005％，余量为ag。

2、作为一种优选的方案，所述pt，cu，pd和si的质量比为(10～14)：(0.8～1.25)：(1～1.5)：(0.01～0.012)。

3、作为一种优选的方案，所述pt，cu，pd和si的质量比为(12～14)：(1～1.2)：(1.3～1.5)：0.01。

4、作为一种优选的方案，所述si，ni，re和y的质量比为(0.01～0.012)：(0.002～0.0022)：(0.012～0.014)：(0.003～0.005)。

5、作为一种优选的方案，si，ni，re和y的质量比为0.001：0.0022：0.013：0.004。

6、本技术中能够通过si，ni，re和y掺杂金属的加入有效提高合金键合丝的力学机械性能的同时、保证了键合丝保有优异的导电以及抗氧化性能。这主要是因为，本技术中加入的si和ni金属能够共同作用提高键合丝的软化温度，并且在高温状态下极大增强了ag对于高温氧化的耐性，但本技术中si和ni的相对含量的加入会进一步地影响键合丝整体的导电性能，而本技术中通过re和y的加入，两者的共同作用能够在si晶体的生长过程中起到明显的阻碍作用，防止了si相晶粒快速增大，避免了脆性片状si相的生成，其能够阻碍si晶体组成连续相，进而影响键合丝内部的电子流动速率；且在上述条件下，键合丝ag和pt的混合相内部的晶粒尺寸差距比进一步地缩小，分布更加的均匀且稳定，从而获得优异的机械性能。

7、本技术第二方面提供了一种上述高含铂合金键合丝的制备方法，制备方法包括以下步骤：s1：将部分ag与pt、cu以及pd在真空下熔炼，之后拉铸成合金板材ⅰ；将剩余ag与其它剩余金属原料在真空下熔炼，之后拉铸成合金板材ⅰⅰ；s2：将合金板材ⅰ和合金板材ⅰⅰ交替堆叠固定之后真空连续拉铸，熔铸成键合线材；s3：将键合线材通过控制加工变形量进行三段拉丝处理，得到键合丝；s4：将键合丝做退火处理，退火处理完成后，自然冷却至20～30℃；s5：将键合丝置于复绕机上进行绕线处理，完成后包装即得高含铂合金键合丝。

8、作为一种优选的方案，所述s1中ag与pt、cu以及pd的熔炼温度为1700～1900℃。

9、作为一种优选的方案，所述s1中ag与pt、cu以及pd的熔炼温度为1750～1800℃。

10、作为一种优选的方案，所述s1中ag与其它剩余金属原料的熔炼温度为1600～2000℃。

11、作为一种优选的方案，所述s1中ag与其它剩余金属原料的熔炼温度为1850～1950℃。

12、作为一种优选的方案，所述s2中真空连续拉铸的工艺温度为2120～2240℃。

13、作为一种优选的方案，所述s2中真空连续拉铸的工艺温度为2200～2240℃。

14、本技术中，通过两种ag合金的组合叠加，能够在宏观上尽可能的控制掺杂金属以及微量金属在键合丝中的分散程度。且能够加快ag与pt以及其它金属物的相容速率，减弱了金属晶粒之间的相互排斥作用，从而在熔炼阶段对拉铸成型的键合丝提供良好的基础；另一方面，通过对于熔炼温度以及多段拉丝的加工变形量的控制，能够有效形成均一的稳定晶相，避免了键合丝表面裂纹的出现，从而在外力作用时，体现出更加优异的抗强上限，能够使得外力在键合丝内部保持为银纹状态，进而获得优异的力学机械性能。

15、作为一种优选的方案，所述键合线材的直径为15～20mm。

16、作为一种优选的方案，所述三段拉丝处理的具体操作为：将键合线材分别进行一次、二次、三次拉丝，一次拉丝控制加工变形量为15～20％，二次拉丝控制加工变形量为10～15％，三次拉丝控制加工变形量为5～10％，得到键合丝。

17、作为一种优选的方案，所述一次拉丝控制加工变形量为16～18％。

18、作为一种优选的方案，所述二次拉丝控制加工变形量为12～15％。

19、作为一种优选的方案，所述三次拉丝控制加工变形量为6～8％。

20、作为一种优选的方案，所述退火处理的具体操作为：将键合丝在退火炉中进行退火处理，退火的有效长度为600～800mm，退火温度为700～1000℃，退火速率为50～90m/min。

21、作为一种优选的方案，所述退火温度为800～900℃。

22、作为一种优选的方案，所述退火速率为70～80m/min。

23、作为一种优选的方案，所述复绕机的绕线张力为10～25g。

24、作为一种优选的方案，所述复绕机的绕线张力为20～25g。

25、作为一种优选的方案，所述复绕机的绕线速度为500～650rpm。

26、作为一种优选的方案，所述复绕机的绕线速度为550～600rpm。

27、本技术第三方面提供了一种上述高含铂合金键合丝的应用，包括该高含铂合金键合丝在集成电路、分立器件、led封装、微电子封装、汽车电子系统、通信领域中的应用。

28、本技术具有的有益效果：

29、1、本技术中制备的一种高含铂合金键合丝，其能够在有效提高键合丝的延伸率、抗拉强度等力学机械性能的同时，进一步极大地保证键合丝保有优异的导电以及抗氧化性能，具有十分全面的性能，市场前景优异，能够应用在多种领域和环境当中。

30、2、本技术中制备的一种高含铂合金键合丝，其通过si，ni，re和y掺杂金属的加入有效提高合金键合丝的力学机械性能的同时、保证了键合丝保有优异的导电以及抗氧化性能；si和ni金属能够共同作用提高键合丝的软化温度，并且在高温状态下极大增强了ag对于高温氧化的耐性，但本技术中si和ni的相对含量的加入会进一步地影响键合丝整体的导电性能，而本技术中通过re和y的加入，两者的共同作用能够在si晶体的生长过程中起到明显的阻碍作用，防止了si相晶粒快速增大，避免了脆性片状si相的生成，其能够阻碍si晶体组成连续相，进而影响键合丝内部的电子流动速率。

31、3、本技术中制备的一种高含铂合金键合丝，其通过两种ag合金的组合叠加，能够在宏观上尽可能的控制掺杂金属以及微量金属在键合丝中的分散程度，能够加快ag与pt以及其它金属物的相容速率，减弱了金属晶粒之间的相互排斥作用，从而在熔炼阶段对拉铸成型的键合丝提供良好的基础；另一方面，通过对于熔炼温度以及多段拉丝的加工变形量的控制，能够有效形成均一的稳定晶相，避免了键合丝表面裂纹的出现，从而在外力作用时，体现出更加优异的抗强上限。