[發明專利]鍵合銀絲及其制備方法

有效

• 申請號: 200910017009.2
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN101626005A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 林良
• 申請（專利權）人: 煙臺一諾電子材料有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;H01L21/48;C22C5/08;C22C5/06;C22C1/02;B22D11/00;C22F1/14;C21D1/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)、技術領域??本發明涉及一種鍵合銀絲并涉及其制備方法。

(二)、背景技術??鍵合絲(Bonding?Wires)作為一個產品族(Product Family)是半導體封裝的關鍵材料之一，它的功能是實現半導體芯片與引腳的電 連接，起著芯片與外界的電流導入及導出作用。鍵合絲目前主要由金絲和鋁絲 及銅絲組成，其中鋁絲僅限于低檔的玩具電路，金絲則占有中高產品，超過總 的80％的份額。近年來黃金價格的持續走高，促使金絲替代品的發展，包括銅絲、 金銀合金絲等，其中銅絲已經較為成熟，并且開始應用，但由于其易氧化和硬 度較大等問題，嚴重影響了器件的可靠性和效率，故雖然從八十年代就開始探 討，生產制造和使用技術也都有了很大的改進，但到現在還只限于分離器件等 低檔產品的批量應用。

(三)、發明內容??本發明所要解決的技術問題是，提供一種鍵合銀絲 及其制備方法，通過合金技術來改進其材料性能，來接近或達到金絲的要求， 使其可以真正應用于集成電路等高級封裝中，以部分或全部取代金絲。

本發明的技術方案如下。

一種鍵合銀絲，其特征在于由以下組分組成：Cu?0.30％-0.80％，Ce 0.20％-0.50％，Pd?0.05％-0.09％，余量為Ag。

所述的鍵合銀絲的制備方法，其特征在于經過以下步驟制備而成：

a.銀原料：選擇99.999％以上的高純銀，或選擇提純工藝，將高純銀純度 由初始的99.95％-99.99％去除雜質，達到99.999％以上的高純銀；

b.熔鑄：在99.999％的高純銀中按比例加入所述的各種金屬，經過預合金、 母合金和連續拉鑄工藝，熔鑄成圓棒；

c.拉絲：將圓棒通過拉絲機拉成絲線；

d.退火；

e.機械性能檢測；

f.繞線：將絲線分繞成不同長度的小軸。

本發明的積極效果如下。

鍵合銀絲與金和銅鍵合絲相比較，(1)、銀的導電性比金和銅都好；(2)、 銀的剛性(強度)適中，比金好，低于銅；(3)、銀的抗氧化性不如金，但比銅好； (4)、銀的硬度與金基本相同，但低于銅絲。

現在銅絲替代金絲的使用過程中，最大的問題，一個是抗氧化性差，影響 器件的可靠性和效率，并增加了生產和使用成本；另外一個問題是硬度太大， 容易造成芯片的損壞，大大影響了成品率；而銀線的抗氧化性優于銅線，硬度 又低于銅線，所以從綜合性能上看，銀線相對于銅線更有優勢，并且強度略高 于金，更適合高密度、小型化封裝的需要；故從材料性能上看，銀絲也更接近 于金線；另外，從成本上來看，雖然銀價格上高于銅，但遠遠低于金。

影響銀鍵合絲最主要的問題是鍵合時銀鋁擴散過快，造成焊點的中間化合 物過厚，影響導電性和可靠性；本發明在高純銀材料的基礎上，采取多元摻雜 合金，加入其他成分，減少金屬化合物的形成，同時阻止了界面氧化物和裂紋 的產生，降低了結合性能的退化，使結合性能和金絲一樣穩定，從而提高了結 合性能、導電性和抗氧化性；并通過控制熔鑄、加工、熱處理條件，進一步優 化組織結構，保證得到合適的機械性能，以滿足不同的需要，能夠真正應用于 集成電路等高級封裝中，部分或全部取代金絲。

(四)、附圖說明??圖1是本發明自由燒球形狀圖。

圖2是本發明鍵合成弧排列圖，可見線弧沒有問題。

圖3是本發明銀球TEM結構圖。

圖4是本發明銀鋁界面TEM結構圖。

圖5是本發明銀銅楔焊結合剖面圖。

圖6是本發明銀鋁球焊結合剖面圖。

圖7是本發明銀鋁擴散層剖面(200℃?500hr)圖。

圖8是本發明200℃老化后的剪切試驗圖。

圖9是本發明250℃老化后的剪切試驗圖。

(五)、具體實施方式??下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。

實施例一

原料配比：Cu?0.30％，Ce?0.50％，Pd?0.05％％，以Ag配至100％。

制備方法：a.銀原料：選擇99.999％以上的高純銀，或選擇提純工藝，將 高純銀純度由初始的99.95％-99.99％去除雜質，達到99.999％以上的高純銀；