[发明专利]无镀层钯网合金线及其制造方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种无镀层钯网合金线及其制造方法，尤其是指一种无表面镀层的银或银合金封装导线，属于电子工业中的封装导线技术领域。

背景技术

低电阻率是一般电子产品封装导线的基本要求，而对于高速运作及高频的集成电路组件而言(例如：高速放大器、震荡器、电源管理集成电路、以及高速通讯组件等)，为了避免讯号延迟(signal delaying)及串音干扰(cross talk interference)，对导线的电阻率要求更为严格；此外，为了确保产品在长时间及严苛条件下能够维持正常寿命与功能(耐候性)，可靠度的考虑也极为重要；因此，封装产业需要能够兼顾低阻抗且高信赖的打线接合线材。

目前常见的封装导线，有金线、铜线、银线、合金线等，以银线为例，银是在所有材料中电阻率最低的元素，然纯银线在铝垫上打线接合时也会生成脆性的介金属化合物(Ag₂Al或Ag₄Al)；此外，纯银线在含水气的封装材料内部很容易发生电解离子迁移现象(ion migration)，亦即，纯银在含水气环境会经由电流作用水解溶出银离子，再与氧反应成为不稳定的氧化银(AgO)，此氧化银因而会进行脱氧化作用(deoxidize)形成银原子，并向正极成长出树叶纹理状(leaf vein)的银须，最后造成正负电极的短路；因此，目前纯银线并无法提供业界所需的成球性与稳定性；因此有业者以银为主的合金线(例如包括铜、铂、锰、铬、金等元素)作为封装导线，但所形成的线材仍无法兼具低阻抗及高可靠度的性质。

此外，为了解决纯银接合线亦氧化的问题，有业者提出于其表面镀上其它金属镀层以改善易氧化及腐蚀的方法，请一并参阅新日铁高新材料股份有限公司与日铁微金属股份有限公司所申请的一系列有关半导体装置用合接线的中国台湾发明专利，公告第I342809所揭露的“半导体装置用合接线”、公告第I364806所揭露的“半导体装置用合接线”、公告第I364806所揭露的“半导体用接合导线”、公开第201107499的“半导体用铜合金接合线”、公开第201140718的“半导体用铜接合线及其接合构造”以及公开第201230903的“复数层铜接合线的接合构造”；上述前案的接合线结构大抵皆是于一芯材(可为铜、金、银等金属所构成)表面设有一表皮层(可为钯、钌、铑、铂，以及银所构成)，导致上述接合线于实际实施使用时常产生下述缺点：(a)因镀金属的线材其表面具有一表皮层，使得硬度偏高，且工艺电流控制不易，常导致镀层厚度不均，造成封装过程整体产出率差、良率偏低；(b)银或银合金镀上钯层于烧球成型(electric frame off，EFO)时，因表面的钯层使得成球(free air ball，FAB)的球心硬度过硬，造成焊球上方颈部的强度不足，于打线(wire bonding，WB)后，常发生颈部断裂问题，进而导致接合界面剥离的问题发生；且钯元素在焊球中也具偏析问题，该球部组织差异大影响打线条件。

此外，一般打线接合线材于端部熔融形成焊球的同时，是利用一输气装置持续地供应保护气体(例如氮、氩或氮氢混合气)，以保护焊球成形，其中的氮、氩气可包覆保护焊球避免氧化，而氮氢混合气中的氢气更可还原焊球上已氧化的部份，有助于保护焊球的成型，最后，再将连接有焊线的焊球接合于晶粒或载体的焊垫上；然而，保护气体的使用不仅增加制造成本，且当保护气体控制不当，造成流量不稳或紊流，会导致焊球烧球异常，使得进行打线工艺后的质量异常，造成电性和界面强度不足等问题；且纯银或银合金接合线于无保护气体的环境下，不具成球性，无法达到LED封装产业工艺可靠度的质量要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明主要目的为提供一种无镀层钯网合金线及其制造方法，尤其是指一种无表面镀层的银或银合金封装导线，其不仅有较佳的球部硬度、颈部强度以及熔断电流密度，亦可解决传统银线于形成焊球的同时必需加入保护气体所产生的问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种无镀层钯网合金线的制造方法，其是于一银基线表面镀上5nm-120nm（厚度）的钯层后，加热至600-800℃的温度，持续该温度不超过4小时，使钯元素完全热扩散至银基线晶界网格表面（也就是银基线晶界网格内），由此形成含钯晶界带。

在上述制造方法中，优选地，使钯元素完全热扩散至银基线晶界网格表面的温度为720℃。