【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及芯片封裝，具體的說，涉及了一種鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備及方法。
技術介紹
1、隨著電子封裝向小型化、多功能和低成本的方向發展，封裝行業對封裝形式和封裝材料提出了更高的要求。引線鍵合是最早的芯片封裝技術，通過金屬導線實現器件與其封裝體之間的互連。
2、金是傳統的鍵合線類型，但金的導電性和導熱性能使其在高密度和細間距封裝中的應用挑戰性增大，同時金線的成本不斷增加，導致金的應用逐漸邊緣化。
3、銅的電導和熱導率均高于金，而且其成本也遠遠小于金的成本，使得銅成為新的鍵合線材料被廣泛接受。但由于銅線在環境中極易氧化，因此氧化阻擋層技術是解決裸銅線易氧化問題的一個重要途徑。
4、在眾多的氧化阻擋層(金、銀、鈀、鎳)技術中，鍍鈀銅線因為良好的可鍵合性和可靠性成為最有潛力取代金線的鍵合線。
5、目前，鍍鈀銅鍵合線的生產普遍采用電鍍和化學鍍技術，其是將銅連鑄成線坯，經過粗拉、中拉、細拉后對銅鍵合線進行在線電鍍或化學鍍，這兩種技術對環境污染比較嚴重，同時對設備和廠房的投入也比較大，生產效率較低，一方面增加了生產成本，另一方面也給生態環境帶來了巨大的壓力。
6、為了研發綠色、環保的鍍鈀銅鍵合線生產工藝，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種綠色環保、生產成本低廉、質量優異的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備及方法。
2、為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術
3、所述密閉熔煉系統用于提供密閉的熔煉空間，所述熔煉空間內具有熔煉容腔、加熱熔煉容腔的加熱組件；
4、所述抽真空系統用于連通密閉熔煉系統并將熔煉空間抽真空；
5、所述保護氣系統用于向熔煉空間內注入保護氣；
6、所述夾持引導系統用于夾持鍍鈀復合組件并將鍍鈀復合組件的下端引入熔煉容腔，所述夾持引導系統中還設置有連通鈀銅復合組件的抽吸管路，所述抽吸管路連通所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件，所述熔煉容腔內的熔液在負壓的作用下能夠進入到所述鍍鈀復合組件內，以形成鍍鈀鍵合線桿坯。
7、基上所述，所述鍍鈀復合組件包括高純石墨管和純鈀管；
8、所述高純石墨管為外管，所述純鈀管緊貼高純石墨管的內壁并固定于高純石墨管的下部，所述高純石墨管內針對純鈀管設置有支撐臺階。
9、基上所述，所述鍍鈀復合組件的內壁上部設置有到位檢測傳感器，所述到位檢測傳感器用于檢測銅熔液的上升液位，所述到位檢測傳感器與夾持引導系統中抽吸管路外接的所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件關聯，以便在熔液上升至設定液位后停止抽吸動作。
10、基上所述，所述鍍鈀復合組件還包括支撐管，所述支撐管緊貼高純石墨管的內壁并固定于高純石墨管的頂端，所述支撐管的下端與純鈀管的頂端留出一段間隔，所述到位檢測傳感器安裝于支撐管的下端。
11、基上所述，所述到位檢測傳感器為熱敏傳感器或壓敏傳感器。
12、基上所述，所述夾持引導系統包括連接套，所述連接套外部密封的穿設于密閉熔煉系統的頂端并導通熔煉空間內外，所述抽吸管路連接于連接套外端。
13、基上所述，所述夾持引導系統還包括升降機構和活動密封圓環，所述升降機構用于驅動所述連接套升降，所述連接套通過活動密封圓環可豎向活動的與密閉熔煉系統密封配合。
14、基上所述，所述密閉熔煉系統包括密閉的熔煉爐，所述熔煉爐的頂端配置有爐蓋，所述連接套通過活動密封圓環與爐蓋配合安裝；所述熔煉爐內部形成所述熔煉空間，所述熔煉容腔為高純石墨坩堝，所述高純石墨坩堝的底座中安裝所述加熱組件，所述加熱組件采用工作頻率為1khz到5khz的中頻加熱單元，具備電磁攪拌功能。
15、基上所述，所述抽真空系統包括擴散泵和機械泵組，所述擴散泵與熔煉爐直連，所述機械泵組通過抽吸管與連接套連通，所述抽吸管為真空波紋管。
16、一種鍍鈀鍵合線桿坯的制備方法，包括所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，通過以下步驟實施：
17、步驟1)開啟密閉熔煉系統的熔煉空間，將純度為99.99％以上的優質電解銅板放入熔煉容腔中；
18、步驟2)關閉密閉熔煉系統的熔煉空間，利用抽真空系統對熔煉空間抽真空，使真空度達到1*10-2pa以上，關閉抽真空系統；打開保護氣系統，通入保護氣，至熔煉空間真空度達到設定值后，關閉保護氣系統；
19、步驟3)打開加熱組件對熔煉容腔進行加熱，直到原料完全熔化；
20、步驟4)加大功率對熔化的原料進行電磁攪拌，在設定溫度進行保溫；
21、步驟5)利用抽真空系統對熔煉空間二次抽真空至1～10pa，然后再向其中通入保護氣，至真空度≤0.01mpa；
22、步驟6)控制夾持引導系統使純鈀管下端插入熔煉容腔中，并保持熔煉空間的真空度；
23、步驟7)關閉加熱組件，借助所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件通過抽吸管路抽取銅熔液，待銅熔液到達設定高度，關閉所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件，銅熔液凝固并與純鈀管復合；
24、步驟8)待密閉熔煉系統徹底冷卻，取出純鈀管，去除純鈀管的多余結構，得到鍍鈀鍵合線桿坯。
25、本專利技術相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，本專利技術具有以下優點：
26、1.從設備層面講，相對傳統的電鍍和化學鍍鈀物理結合所存在的溶液高污染問題，本專利技術采用真空抽取鍍材熔液在氣保護條件下與鈀管冶金結合，且整個過程發生在密閉、抽真空的熔煉空間中，對環境影響降至最小。
27、2.利用負壓抽吸銅熔液的方式直接與鈀管進行冶金結合，鍍層穩定性更高，不易脫落。
28、3.本專利技術采用一次抽真空獲得基本的真空度，以二次抽真空和注入保護氣對鍍材熔液進行保護，再利用三次抽吸鍍材熔液的方式實現三次抽真空除氣，使得鍵合線線坯中的鍍材氣體含量大幅下降，提高了鍍鈀鍵合線的力學和電學性能。
29、4.鈀管的設計上，利用壓敏或熱敏型傳感器感應銅熔液是否上升到位，進而控制抽真空的程度；利用外層高純石墨管包裹鈀管的方式維持鈀管與鍍材熔液的冶金結合過程可執行；利用支撐管提高鈀管的結構強度，以便與連接套穩定的連接在一起；利用高純石墨管的易碎裂且不易與金屬反應特性使最終去除高純石墨管的過程簡單化，得到結合穩定的鍍鈀鍵合線桿坯。
30、5.從方法層面講，本專利技術將傳統的鍍鈀鍵合線中連鑄線坯和鍍鈀兩個工序變為鈀管和純鍍材復合一道工序，工藝復雜性大幅下降；
31、以鍍鈀銅鍵合線桿坯為例，從結合性能上來說，純銅結晶效率提升120～160％，鍍鈀鍵合金線生產效率整體提升60～70％，生產成本降低30～40％。
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1.一種鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：包括密閉熔煉系統、抽真空系統、保護氣系統、夾持引導系統和鍍鈀復合組件；
2.根據權利要求1所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件包括高純石墨管和純鈀管；
3.根據權利要求1或2所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件的內壁上部設置有到位檢測傳感器，所述到位檢測傳感器用于檢測銅熔液的上升液位，所述到位檢測傳感器與夾持引導系統中抽吸管路外接的所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件關聯，以便在熔液上升至設定液位后停止抽吸動作。
4.根據權利要求3所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件還包括支撐管，所述支撐管緊貼高純石墨管的內壁并固定于高純石墨管的頂端，所述支撐管的下端與純鈀管的頂端留出一段間隔，所述到位檢測傳感器安裝于支撐管的下端。
5.根據權利要求2-4任一項所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述到位檢測傳感器為熱敏傳感器或壓敏傳感器。
6.根據權利要求1所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述夾持引導
7.根據權利要求6所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述夾持引導系統還包括升降機構和活動密封圓環，所述升降機構用于驅動所述連接套升降，所述連接套通過活動密封圓環可豎向活動的與密閉熔煉系統密封配合。
8.根據權利要求1或6或7所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述密閉熔煉系統包括密閉的熔煉爐，所述熔煉爐的頂端配置有爐蓋，所述連接套通過活動密封圓環與爐蓋配合安裝；所述熔煉爐內部形成所述熔煉空間，所述熔煉容腔為高純石墨坩堝，所述高純石墨坩堝的底座中安裝所述加熱組件，所述加熱組件采用工作頻率為1kHz到5kHz的中頻加熱單元，具備電磁攪拌功能。
9.根據權利要求8所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述抽真空系統包括擴散泵和機械泵組，所述擴散泵與熔煉爐直連，所述機械泵組通過抽吸管與連接套連通，所述抽吸管為真空波紋管。
10.一種鍍鈀鍵合線桿坯的制備方法，其特征在于：包括權利要求1-9任一項所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，通過以下步驟實施：
...【技術特征摘要】
1.一種鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：包括密閉熔煉系統、抽真空系統、保護氣系統、夾持引導系統和鍍鈀復合組件；
2.根據權利要求1所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件包括高純石墨管和純鈀管；
3.根據權利要求1或2所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件的內壁上部設置有到位檢測傳感器，所述到位檢測傳感器用于檢測銅熔液的上升液位，所述到位檢測傳感器與夾持引導系統中抽吸管路外接的所述抽真空系統或額外的負壓抽吸組件關聯，以便在熔液上升至設定液位后停止抽吸動作。
4.根據權利要求3所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述鍍鈀復合組件還包括支撐管，所述支撐管緊貼高純石墨管的內壁并固定于高純石墨管的頂端，所述支撐管的下端與純鈀管的頂端留出一段間隔，所述到位檢測傳感器安裝于支撐管的下端。
5.根據權利要求2-4任一項所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述到位檢測傳感器為熱敏傳感器或壓敏傳感器。
6.根據權利要求1所述的鍍鈀鍵合線桿坯的制備設備，其特征在于：所述夾持引導系統包括連接套，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龍偉民，董博文，董顯，程亞芳，李培艷，郭鵬，李元，馬帥杰，
申請(專利權)人：鄭州機械研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：
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