[发明专利]半导体封装用的铜合金线

说明书

技术领域

本发明有关于一种半导体封装用的铜合金线，尤其是指一种可解决传统铜线氧化反应和镀钯铜线皮膜可靠度问题的铜钯稀合金线，属于金属材料技术领域。

背景技术

现有的晶体管、IC等半导体，或集成电路等组件，其连结电极与外部导线一般是以高纯度4N系(纯度＞99.99mass(质量)％)的黄金与其它微量金属元素制成的金线作为电性连接的接合线；然而，随着金价不断地飙涨，封装业者对金线的替代品需求更形强烈；因此，在考虑材料成本下，有业者采用铜制成的导线，然使用铜导线时，由于封装用树脂与导线的热膨胀系数差异过大，随着半导体启动后温度上升，因热形成的体积膨胀对形成回路的铜接合线产生外部应力，特别是对暴露于严酷的热循环条件下的半导体组件，容易使铜接合线发生断线问题；因此，针对上述缺失，有业者针对封装用的接合铜线改良，请参阅中国台湾发明专利公开第201207129号所揭露的“封装用的接合铜线及其制造方法”，其中揭露一种封装用的接合铜线，成分包括有银(Ag)、添加物、以及铜(Cu)；其中，银含量为0.1-3wt％；添加物为至少一选自由镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、锡(Sn)、及金(Au)所组成的群组，且添加物的含量为0.1-3wt％；再者，铜与银共晶相体积率占全部体积的0.1-8％，且接合铜线抗拉强度250MPa以上，导电率在70％IACS以上；藉此，不仅使得阻抗和传统金线相当或甚至更低(＞70％IACS)，可达到更佳导电率，且硬度适中并易于焊接，更能进行球型焊接，于耐热循环的严苛条件下亦能使用。

上述的接合铜线虽能满足成本与焊接的要求，但却有易氧化、寿命短的缺失，因此有业者通过一表面涂层，其能为集成电路封装，提供更佳的引线接合性能；请参阅中国台湾发明专利公告第480292号所揭露的“适用于引线接合的钯表面涂层及形成钯表面涂层的方法”，其表面涂层是形成于一基板之上，包含一钯层与一种或多种材料层；该一种或多种材料层是夹在基板与钯层之间；当至少一种材料的硬度少于250(KHN50)时，该钯层的硬度少于大约500(KHN50)；其中该钯层的厚度最好大于0.075微米，以避免氧化物在其下材料层上形成；上述基板材料可包含有铜或铜合金，通过镀钯铜线来取代金线，不但可以节省约七成的材料成本，而且镀钯铜线于被使用时的可靠度(如耐高温、高湿能力)也能符合要求，不过，却因镀钯铜线的表面硬度偏高，且镀钯层厚度不均，造成封装过程整体产出率差、良率偏低的问题，所以对半导体业者来说，镀钯铜线于打线接合封装技术上的使用，并无法有效评估线材质量并进一步地提高可靠度的功效；再者，于铜或铜合金镀上钯层使得打线接合成球时，易造成钯层的偏析，进而导致接合界面剥离问题。

发明内容

今，发明人即是鉴于上述现有半导体封装用的接合线在实际实施上仍具有多处的缺失，于是乃一本孜孜不倦的精神，并通过其丰富的专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改善，并据此研创出本发明。

本发明主要目的为提供一种半导体封装用的铜合金线，尤其是指一种可解决传统铜线氧化反应和镀钯铜线可靠度不佳问题的铜钯稀合金线，同时具有较佳的常温与高温抗氧化功效以及良好的焊接成球性与接合性者。

为了达到上述实施目的，本发明提供一种半导体封装用的铜合金线，其是由铜合金材质制成，以100％的总组成成份重量百分比计算，该铜合金材质包括有0.01-0.65wt.％的贵金属(较佳为钯(Pd))、0.05wt.％以下的稀土元素，以及剩余重量百分比的铜。藉此，以熔融状的铜合金制成的镀钯稀合金接合线不仅具有较佳的焊接成球性与接合性，可提高线材的质量与可靠度，并一并解决传统铜或铜合金镀上钯层所造成的偏析和歪球，进而导致接合界面剥离的问题。

在本发明的一具体实施方案中，优选地，稀土元素可包含有镧(La)或铈(Ce)其中之一，或两者的组合。藉此，使得本发明的铜合金线不仅可于无尘室中可达到28天无氧化的功效，避免传统的接合铜线易氧化的缺失，于大气洁净环境中其抗氧化性亦达14天以上；此外，本发明的镀钯稀合金接合线于175℃环境下，表层可达7天不剥离的功效，具有良好的高温抗氧化能力。

具体实施方式

本发明的目的及其结构功能上的优点，将配合具体实施例予以说明，以使审查委员能对本发明有更深入且具体的了解。