[发明专利]半导体组件连接用合金线

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体组件连接用合金线。

背景技术

现有技术中，晶体管、IC、LSI、LED等半导体组件连结电极与外部导线的技术是以含有99.99％比重以上的高纯度黄金与其它微量金属元素做成的金线来作为连接线。主要是采超音波并用热压着连接法。以超音波并用热压着连接法来接线，形成的回路如图1所示。1为IC、LED芯片、2为IC、LED芯片上的Al、Au电极、3为合金线、4为导线架、5为第一侧边接合点、6为第二侧边接合点。

近来，半导体的安装是以外部导线材料的散热性、成本来考量，所以多半采铜合金制成的导线架。使用铜合金制的导线架时，由于封装用树脂与导线架的热膨胀系数差异过大，半导体启动后温度上升，对形成回路的合金线造成外部应力，特别是对暴露于严酷的热循环环境下的半导体，特别容易产生断线的问题。此外，随着半导体装置小型化及高密度化的要求越来越高，也产生IC芯片多接脚化及间隔狭窄化的需求。为达成多接脚化和间隔狭窄化的目的，回路的形状必须稳定。一方面在进行前述的超音波并用热压着连接法时，于导线架下方设置可加热至150～250℃的热源。虽然此时加热的高温有助于提高接着性，但也使导线架容易弯曲，而易产生回路参差不齐的形状。

但若加热温度过低，虽然回路的形状较稳定，但由于低温接合的缘故，会产生合金线与导线架的接合点(以下称为第二侧边接合点)的接合性问题。因此，为控制回路形状的稳定度则必须要有能于100℃低温作业时兼顾第二侧边接点可有较佳接合度的合金线。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种半导体组件连接用合金线，提高第二侧边接合性、剥离强度及振动断裂性。

为实现上述目的，本发明的半导体组件连接用合金导线，其特征在于合金中按重量百分比计，含有0.4-15％的金、0.2-5％的钯和铂中的至少一种、0.0001-0.05％的Y、La、Ru、Ir、Eu、Yb、Gd、Be中的至少一种，其余部分为白银以及不可避免之不纯物。

优选的，所述合金导线中，金的含量为0.4-10％；更优选的，金的含量为0.4-5％；更优选的，金的含量为0.4-1.0％。

优选的，所述合金导线中，所述钯和铂中的至少一种的含量为0.5-2％。

优选的，所述合金中，不纯物的含量不高于0.01％；进一步优选的，不高于0.005％；更优选的，不高于0.001％。

在所述合金中，还可以添加一定量的Cu，从而降低成本；优选的，所述合金中，Cu的含量不高于10％。

本发明的合金导线中，Au含量在0.4％以上时，可显著提高第二侧边接合性，换句话说，防止剥离及振动断裂的性能也可提升。但是，Au含量若超过15％，热循换后的断线机率增加，第二侧边接合性也将变差。因此Au含量应介于0.4％～15％之间，并以0.4％～10％为最理想的比重。

本发明的合金导线中，钯(Pd)或白金(Pt)中至少一种的含量若在0.2％以上，可提高第二侧边接合性、剥离强度及振动断裂性。但若钯(Pd)或白金(Pt)中至少一种的含量超过5％，热循换后的断线机率增加，第二侧边接合性变差、此外IC，LED芯片也易产生断裂。因此钯(Pd)或白金(Pt)至少一种的含量应介于0.2％～5.0％之间，以0.5％～2.0％的比重为最理想。

特别是Au含量若介于以0.4％～10％，且钯(Pd)或白金(Pt)至少一种的含量介于0.5％～2％时，热循换后的断线性能及第二侧边接合性皆能提升，故为最合适的比例。

另外，至少一种比重占0.0001％以下的Y、La、Ru、Ir、Eu、Yb、Gd、Be，比占0.0001％以上的热循环后更易断线，第二侧边接合性也将变差。而上述成分之含量若超过0.05％，同样会产生容易断线、及第二侧边接合性变差的结果，因此以介于0.0001～0.05％为最理想的比重。

本发明的合金线中，铜(Cu)含量在10％以下时，已确定会有相同的效果。但若铜含量超过10％，热循换后容易断线，第二侧边接合性也将变差。

本发明的合金线的制造方法可以如下：以前述高纯度白银中加入一定量其它金属元素之后，以真空熔炼炉熔解后铸造成锭。再经滚轧、拉线机的冷加工(cold work)塑型加工及中间退火处理后，最后冷加工塑型加工成直径10～100μm的细线并进行最后的退火处理。

本发明的半导体组件连接用合金线应用于安装半导体装置时，以采用超音波合并热压着法将IC，LED芯片等半导体组件连接至导线架为最理想的方法。尤其特别适用于半导体装置的铜制导线架。