[發明專利]合金線材及其制造方法

有效

• 申請號: 201210198918.2
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN103184362A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 李俊德;蔡幸樺;莊東漢
• 申請（專利權）人: 樂金股份有限公司
• 主分類號: C22C5/06
• 分類號: C22C5/06;C22F1/14;H01L23/48
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 崔香丹;張永康

技術領域

本發明涉及一種合金線材及其形成方法，特別是涉及一種用于電子封裝引線接合的合金線材及其形成方法。

背景技術

引線接合為半導體封裝及發光二極管（LED）封裝的工序上極為重要步驟，引線接合線材除了提供芯片與基板的訊號與功率傳輸，也可兼具散熱功能。因此，作為引線接合的金屬線材必須有極佳的導電性與導熱性，并且需要有足夠的強度與延展性。但為了避免引線接合的熱壓過程導致芯片破裂，同時使線材與焊墊接觸良好以確保良好的接合性，線材的硬度不能太高，而由于封裝的高分子封膠常含有腐蝕性氯離子，且高分子封膠本身具有環境吸濕性，線材必須有良好的抗氧化性與耐腐蝕性。此外，引線接合的第一接點（焊球點）從熔融狀態冷卻至室溫過程會有高熱量經由線材傳出，因而，在焊球點附近的線材產生熱影響區(Heat?Affected?Zone)，也即此區域的線材將因為熱量堆積而發生晶粒成長現象，產生局部的粗大晶粒，這些局部的粗大晶粒強度較低，導致拉線試驗(Wire?Pull?Test)時，線材會由此熱影響區斷裂而影響接合強度。當半導體或發光二極管封裝完成，產品在使用過程，通過線材的高電流密度也可能帶動內部原子產生電遷移現象（Electron?Migration），使得線材一端形成孔洞，因而降低導電性與導熱性，甚至造成斷線。

現今，電子產業使用的引線接合線材以純金與純鋁為主（請參考：GeorgeG.Harman,Reliability?and?Yield?Problems?of?Wire?Bonding?in?Microelectronics,National?Institute?of?Standards?and?Technology,1991?by?International?Society?for?Hybrid?Microelectronics,p.49-89.）。最近，也有使用純銅線（請參考：1.美國專利早期公開US20060186544A1；2.美國專利公告US?4986856）、銅線鍍金（請參考：美國專利公告US?7645522B2）、銅線鍍鈀（請參考：美國專利早期公開US?20030173659A1）、銅線鍍鉑（請參考：美國專利早期公開US20030173659A1）或鋁線鍍銅（請參考：美國專利公告US?6178623B1）的復合金屬線材。這些公知引線接合金屬線材的內部組織均為等軸的微細晶粒（Fine?Grain），此種傳統微細晶粒組織可提供足夠的拉伸強度與延展性，但是微細晶粒本身存在大量的高角度晶界（High?Angle?Grain?Boundary），這些高角度晶界會阻礙電子的傳輸，因而增加線材的電阻率，同時也降低線材的導熱性。另一方面，這些高角度晶界具有較高界面能，也提供了環境氧化、硫化及氯離子腐蝕的有利路徑，使封裝后的電子產品可靠度降低。此外，這種公知微細晶粒組織金屬線材在引線接合過程中很容易在第一接點（焊球點）附近形成熱影響區，降低引線接合強度，同時在半導體或發光二極管產品使用時也很容易產生電遷移現象，這些都是造成一般公知引線接合封裝產品的品質及可靠度劣化的主要原因。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種合金線材，其材質是選自由銀-金合金、銀-鈀合金、銀-金-鈀合金所組成的群組中的任意一種，此合金線材為面心立方晶相的多晶結構并且具有復數個晶粒，此合金線材的線材中心部位具有長條形晶粒或等軸晶粒，并且另外的部位由等軸晶粒構成，并且具有退火孿晶（Annealins?Twin）的晶粒的數量，占上述合金線材的所有晶粒數量的20%以上。

在上述合金線材中，較優選為：上述銀-金合金的金含量為0.01~30.00wt%，余量為銀；上述銀-鈀合金的鈀含量為0.01~10.00wt%，余量為銀；上述銀-金-鈀合金的金含量為0.01~30.00wt%、鈀含量為0.01~10.00wt%，余量為銀。

在上述合金線材中，上述合金線材的線徑較優選為10~50μm。

本發明又提供一種合金線材，包含：一基材線材，其材質是選自由銀-金合金、銀-鈀合金、銀-金-鈀合金所組成的群組中的任意一種，上述基材線材為面心立方晶相的多晶結構并且具有復數個晶粒，此基材線材的線材中心部位具有長條形晶粒或等軸晶粒，并且另外的部位由等軸晶粒構成，并且具有退火孿晶的晶粒的數量，占上述合金線材的所有晶粒數量的20%以上；以及一層或多層薄膜金屬鍍層鍍于上述基材線材上，上述鍍層的材質是選自由實質上的純金、實質上的純鈀、金-鈀合金所組成的群組中的任意一種。