[发明专利]Ag-Au-Pd三元合金接合线

说明书

技术领域

本发明涉及一种由Ag-Au-Pd三元合金制成的接合线，所述接合线适合用于将半导体装置中使用的基板如IC芯片电极与外部引出引线连接，并且尤其是涉及一种Ag-Au-Pd三元合金接合线，所述接合线在高温条件下如在机动车辆中或在高速装置中使用。

背景技术

传统上，作为半导体装置中将IC芯片电极连接至外部引出引线的金线，因为高可靠性的原因，广泛使用由掺杂有痕量的另一种金属元素制成的高纯金制成的具有99.99质量％以上的纯度的金线。这种纯金线的使用是使得线的一端通过采用超声波辅助热键合法连接至IC芯片电极上的纯铝(Al)焊点或铝合金焊点，并且另一端连接至电路板上的外部引线等，并且其后用树脂密封电路以制得半导体装置。这样的纯铝(Al)焊点和铝合金焊点通常通过真空沉积形成。

日本专利申请公布H09-272931中公开了另一种Ag-Au-Pd三元合金接合线“一种用于半导体装置的金合金细线，其特征在于由以下各项组成：10-60重量％的Ag和0.005-0.8％的Mn，加上与以上元素组合的总计0.005-5重量％的选自Cu、Pd和Pt中的至少一种元素和总计0.0002-0.03重量％的选自Ca、Be、La、Ce和Y中的至少一种元素，并且余量是金和不可避免的杂质。”

同样，日本专利申请公布2000-150562公开了“一种用于键合半导体装置的金合金细线，所述金合金细线由含有以下各项的金合金制成：1至50重量％的Ag、0.8至5重量％的Pb、0.1-2重量ppm的Ti，加上1-50重量ppm的选自Ca、Be和La中的一种或多种，以及由金和不可避免的杂质组成的剩余部分。开发像这些的接合线作为金线的备选，并且预期能够减少昂贵的金(Au)的消费并能够在大气环境中形成熔球。”

然而，在由具有超过60％的银(Ag)含量的Ag-Au-Pd合金制成的接合线的情况下，已有的经验是当将其在自然大气中球焊时，一些氧化物在熔球的表面中析出，导致熔球与目标如铝合金焊点的键合不良。这些氧化物来源于天然Ag中含有的氧化性非贵金属元素或不可避免的杂质，并且当这种微量加入的元素和不可避免的杂质在熔球的表面析出时，它们与大气中的氧结合并生成氧化物。

当银的含量超过60％时，接合线自身的硬度变得增大很多，以至于对成形后的接合线进行最终退火成为共同的惯例。例如，在日本专利申请公布H03-74851(下文中称为“IP公布1”)中公开了“由Ag-Pd合金、Au-Ag-Pd合金等制成的线，所述线已经在比各自的重结晶温度高的温度下进行了热处理”，并且日本专利申请公布2010-171378公开了一种用于制造由金-银-钯合金制成的线的方法，由清洁并且烘干线的表面以及接下来的退火组成，所述线并拉制为0.050mm-0.010mm的线直径，并且含有8.00-30.00重量％的金和66.00-90.00重量％的银以及0.01-6.00重量％的钯，所述方法包括清洁并干燥线表面并且之后退火。

然而，在由Ag-Au-Pd三元合金制成的接合线的情况下，存在的事实是银(Ag)的含量越大，从空气中引入的氧越多，以使得表面张力变的十分弱，以致熔球的形状变得不稳定，并且也带来上述氧化物的析出，只可能通过超声波楔入键合的方式获得连接。

因为树脂密封的半导体装置开始用于其中尽管升高温度的苛刻条件下仍需要高可靠性的车载装置IC，以及用于工作温度升高为非常高的用于高频波的IC和高亮度LED，已经完成最终退火的由Ag-Au-Pd三元合金制成的接合线在这样的高温条件下不能够保持它们的性能。因为这些原因，事实是Ag-Au-Pd三元合金接合线还未投入使用。

现有技术公布

[IP公布1]日本专利申请公布H03-74851

[IP公布2]日本专利申请公布H09-272931

[IP公布3]日本专利申请公布2000-150562

发明概述

本发明要解决的问题

考虑到要提供一种Ag-Au-Pd三元合金的接合线而提供本发明，所述接合线能够与铝焊点建立持久的球焊连接，甚至当在其中使用所述线的树脂密封的半导体装置要承受高温、高湿和高压的苛刻工作条件时仍然可以保持连接可靠性。

解决问题的方式