[發明專利]半導體封裝用的銅合金線

無效

• 申請號: 201210466370.5
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103824833A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 呂傳盛;洪飛義
• 申請（專利權）人: 呂傳盛;洪飛義;風青實業股份有限公司
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49;C22C9/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明有關于一種半導體封裝用的銅合金線，尤其是指一種可解決傳統銅線氧化反應和鍍鈀銅線皮膜可靠度問題的銅鈀稀合金線，屬于金屬材料技術領域。

背景技術

現有的晶體管、IC等半導體，或集成電路等組件，其連結電極與外部導線一般是以高純度4N系(純度＞99.99mass(質量)％)的黃金與其它微量金屬元素制成的金線作為電性連接的接合線；然而，隨著金價不斷地飆漲，封裝業者對金線的替代品需求更形強烈；因此，在考慮材料成本下，有業者采用銅制成的導線，然使用銅導線時，由于封裝用樹脂與導線的熱膨脹系數差異過大，隨著半導體啟動后溫度上升，因熱形成的體積膨脹對形成回路的銅接合線產生外部應力，特別是對暴露于嚴酷的熱循環條件下的半導體組件，容易使銅接合線發生斷線問題；因此，針對上述缺失，有業者針對封裝用的接合銅線改良，請參閱中國臺灣發明專利公開第201207129號所揭露的“封裝用的接合銅線及其制造方法”，其中揭露一種封裝用的接合銅線，成分包括有銀(Ag)、添加物、以及銅(Cu)；其中，銀含量為0.1-3wt％；添加物為至少一選自由鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、及金(Au)所組成的群組，且添加物的含量為0.1-3wt％；再者，銅與銀共晶相體積率占全部體積的0.1-8％，且接合銅線抗拉強度250MPa以上，導電率在70％IACS以上；藉此，不僅使得阻抗和傳統金線相當或甚至更低(＞70％IACS)，可達到更佳導電率，且硬度適中并易于焊接，更能進行球型焊接，于耐熱循環的嚴苛條件下亦能使用。

上述的接合銅線雖能滿足成本與焊接的要求，但卻有易氧化、壽命短的缺失，因此有業者通過一表面涂層，其能為集成電路封裝，提供更佳的引線接合性能；請參閱中國臺灣發明專利公告第480292號所揭露的“適用于引線接合的鈀表面涂層及形成鈀表面涂層的方法”，其表面涂層是形成于一基板之上，包含一鈀層與一種或多種材料層；該一種或多種材料層是夾在基板與鈀層之間；當至少一種材料的硬度少于250(KHN50)時，該鈀層的硬度少于大約500(KHN50)；其中該鈀層的厚度最好大于0.075微米，以避免氧化物在其下材料層上形成；上述基板材料可包含有銅或銅合金，通過鍍鈀銅線來取代金線，不但可以節省約七成的材料成本，而且鍍鈀銅線于被使用時的可靠度(如耐高溫、高濕能力)也能符合要求，不過，卻因鍍鈀銅線的表面硬度偏高，且鍍鈀層厚度不均，造成封裝過程整體產出率差、良率偏低的問題，所以對半導體業者來說，鍍鈀銅線于打線接合封裝技術上的使用，并無法有效評估線材質量并進一步地提高可靠度的功效；再者，于銅或銅合金鍍上鈀層使得打線接合成球時，易造成鈀層的偏析，進而導致接合界面剝離問題。

發明內容

今，發明人即是鑒于上述現有半導體封裝用的接合線在實際實施上仍具有多處的缺失，于是乃一本孜孜不倦的精神，并通過其豐富的專業知識及多年的實務經驗所輔佐，而加以改善，并據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種半導體封裝用的銅合金線，尤其是指一種可解決傳統銅線氧化反應和鍍鈀銅線可靠度不佳問題的銅鈀稀合金線，同時具有較佳的常溫與高溫抗氧化功效以及良好的焊接成球性與接合性者。

為了達到上述實施目的，本發明提供一種半導體封裝用的銅合金線，其是由銅合金材質制成，以100％的總組成成份重量百分比計算，該銅合金材質包括有0.01-0.65wt.％的貴金屬(較佳為鈀(Pd))、0.05wt.％以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的銅。藉此，以熔融狀的銅合金制成的鍍鈀稀合金接合線不僅具有較佳的焊接成球性與接合性，可提高線材的質量與可靠度，并一并解決傳統銅或銅合金鍍上鈀層所造成的偏析和歪球，進而導致接合界面剝離的問題。

在本發明的一具體實施方案中，優選地，稀土元素可包含有鑭(La)或鈰(Ce)其中之一，或兩者的組合。藉此，使得本發明的銅合金線不僅可于無塵室中可達到28天無氧化的功效，避免傳統的接合銅線易氧化的缺失，于大氣潔凈環境中其抗氧化性亦達14天以上；此外，本發明的鍍鈀稀合金接合線于175℃環境下，表層可達7天不剝離的功效，具有良好的高溫抗氧化能力。

具體實施方式

本發明的目的及其結構功能上的優點，將配合具體實施例予以說明，以使審查委員能對本發明有更深入且具體的了解。