[發明專利]半導體組件連接用合金線

無效

• 申請號: 201010509902.X
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102154574A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 何守仁
• 申請（專利權）人: 東莞市正奇電子有限公司
• 主分類號: C22C5/06
• 分類號: C22C5/06;C22C5/08;H01L23/49
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂;叢芳

技術領域

本發明涉及一種半導體組件連接用合金線。

背景技術

現有技術中，晶體管、IC、LSI、LED等半導體組件連結電極與外部導線的技術是以含有99.99％比重以上的高純度黃金與其它微量金屬元素做成的金線來作為連接線。主要是采超音波并用熱壓著連接法。以超音波并用熱壓著連接法來接線，形成的回路如圖1所示。1為IC、LED芯片、2為IC、LED芯片上的Al、Au電極、3為合金線、4為導線架、5為第一側邊接合點、6為第二側邊接合點。

近來，半導體的安裝是以外部導線材料的散熱性、成本來考量，所以多半采銅合金制成的導線架。使用銅合金制的導線架時，由于封裝用樹脂與導線架的熱膨脹系數差異過大，半導體啟動后溫度上升，對形成回路的合金線造成外部應力，特別是對暴露于嚴酷的熱循環環境下的半導體，特別容易產生斷線的問題。此外，隨著半導體裝置小型化及高密度化的要求越來越高，也產生IC芯片多接腳化及間隔狹窄化的需求。為達成多接腳化和間隔狹窄化的目的，回路的形狀必須穩定。一方面在進行前述的超音波并用熱壓著連接法時，于導線架下方設置可加熱至150～250℃的熱源。雖然此時加熱的高溫有助于提高接著性，但也使導線架容易彎曲，而易產生回路參差不齊的形狀。

但若加熱溫度過低，雖然回路的形狀較穩定，但由于低溫接合的緣故，會產生合金線與導線架的接合點(以下稱為第二側邊接合點)的接合性問題。因此，為控制回路形狀的穩定度則必須要有能于100℃低溫作業時兼顧第二側邊接點可有較佳接合度的合金線。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種半導體組件連接用合金線，提高第二側邊接合性、剝離強度及振動斷裂性。

為實現上述目的，本發明的半導體組件連接用合金導線，其特征在于合金中按重量百分比計，含有0.4-15％的金、0.2-5％的鈀和鉑中的至少一種、0.0001-0.05％的Y、La、Ru、Ir、Eu、Yb、Gd、Be中的至少一種，其余部分為白銀以及不可避免之不純物。

優選的，所述合金導線中，金的含量為0.4-10％；更優選的，金的含量為0.4-5％；更優選的，金的含量為0.4-1.0％。

優選的，所述合金導線中，所述鈀和鉑中的至少一種的含量為0.5-2％。

優選的，所述合金中，不純物的含量不高于0.01％；進一步優選的，不高于0.005％；更優選的，不高于0.001％。

在所述合金中，還可以添加一定量的Cu，從而降低成本；優選的，所述合金中，Cu的含量不高于10％。

本發明的合金導線中，Au含量在0.4％以上時，可顯著提高第二側邊接合性，換句話說，防止剝離及振動斷裂的性能也可提升。但是，Au含量若超過15％，熱循換后的斷線機率增加，第二側邊接合性也將變差。因此Au含量應介于0.4％～15％之間，并以0.4％～10％為最理想的比重。

本發明的合金導線中，鈀(Pd)或白金(Pt)中至少一種的含量若在0.2％以上，可提高第二側邊接合性、剝離強度及振動斷裂性。但若鈀(Pd)或白金(Pt)中至少一種的含量超過5％，熱循換后的斷線機率增加，第二側邊接合性變差、此外IC，LED芯片也易產生斷裂。因此鈀(Pd)或白金(Pt)至少一種的含量應介于0.2％～5.0％之間，以0.5％～2.0％的比重為最理想。

特別是Au含量若介于以0.4％～10％，且鈀(Pd)或白金(Pt)至少一種的含量介于0.5％～2％時，熱循換后的斷線性能及第二側邊接合性皆能提升，故為最合適的比例。

另外，至少一種比重占0.0001％以下的Y、La、Ru、Ir、Eu、Yb、Gd、Be，比占0.0001％以上的熱循環后更易斷線，第二側邊接合性也將變差。而上述成分之含量若超過0.05％，同樣會產生容易斷線、及第二側邊接合性變差的結果，因此以介于0.0001～0.05％為最理想的比重。

本發明的合金線中，銅(Cu)含量在10％以下時，已確定會有相同的效果。但若銅含量超過10％，熱循換后容易斷線，第二側邊接合性也將變差。

本發明的合金線的制造方法可以如下：以前述高純度白銀中加入一定量其它金屬元素之后，以真空熔煉爐熔解后鑄造成錠。再經滾軋、拉線機的冷加工(cold?work)塑型加工及中間退火處理后，最后冷加工塑型加工成直徑10～100μm的細線并進行最后的退火處理。

本發明的半導體組件連接用合金線應用于安裝半導體裝置時，以采用超音波合并熱壓著法將IC，LED芯片等半導體組件連接至導線架為最理想的方法。尤其特別適用于半導體裝置的銅制導線架。