[发明专利]用于接合应用的涂覆线材

说明书

本发明涉及一种接合线材，其包含具有表面的芯，其中所述芯包含选自铜和银的芯主要组分，和至少部分地覆盖在所述芯的表面上的涂覆层，其中所述涂覆层以至少10%的量包含选自钯、铂、金、铑、钌、锇和铱的涂覆组分作为组分，其中所述涂覆层以至少10%的量包含所述芯的主要组分作为组分。

本发明还涉及一种用于接合电子器件的体系，所述体系包括第一接合垫、第二接合垫和根据本发明的线材，其中本发明的线材借助于楔形接合连接到所述接合垫中的至少一者。

本发明还涉及一种用于制造根据本发明的线材的方法。

接合线材在半导体器件的制造中被用于在半导体器件制造过程中使集成电路和印刷电路板电互连。另外，接合线材在电力电子应用中被用于电连接晶体管、二极管等与垫或壳体的引脚(pin)。虽然接合线材最初由金制成，但现今使用较便宜的材料，例如铜。尽管铜线材提供了非常好的电和热传导性，但铜线材的楔形接合具有其挑战。此外，铜线材容易发生线材的氧化。

就线材几何形状而言，最常见的是具有圆形横截面的接合线材以及具有或多或少的矩形横截面的接合带。这两种类型的线材几何形状都具有使它们可用于特定应用的优势。因此，这两种类型的几何形状共同占有市场。例如，对于给定的横截面面积而言接合带具有更大的接触面积。然而，当接合时，所述带的弯曲受到限制并且必须遵守所述带的取向，从而达到所述带与其所接合的元件之间的可接受的电接触。至于接合线材，这些是更容易弯曲的。然而，接合涉及接合过程中的焊接或线材的较大变形，其可引起损害或甚至毁坏接合垫及其所接合的元件的底部电气结构。

对于本发明而言，术语接合线材包括所有形状的横截面和所有常用的线材直径，但具有圆形横截面和细直径的接合线材是优选的。

一些最近的发展是关于具有铜芯和保护性涂覆层的接合线材。作为芯材料，因高导电性而选择铜。至于涂覆层，钯是可能选择中的一种。这些涂覆的接合线材结合了对氧化具有较低敏感性的铜线材的优势。然而，仍然持续需要在接合线材其自身以及接合方法方面进一步改善接合线材技术。

因此，本发明的一个目的在于提供改善的接合线材。

因此，本发明的另一个目的在于提供一种接合线材，其具有良好的加工性能并且当互连时无特定需求，由此节约成本。

本发明的一个目的还在于提供一种具有优异的电和热传导性的接合线材。

本发明的另一个目的在于提供一种表现出改善的可靠性的接合线材。

本发明的另一个目的在于提供一种表现出优异的可接合性的接合线材，尤其是在球形接合程序的过程中形成无空气球(free air ball)(FAB)方面。

本发明的另一个目的在于提供一种在楔形接合和/或第二接合方面显示出良好的可接合性的接合线材。

本发明的另一个目的在于提供一种具有改善的耐腐蚀性和/或耐氧化性的接合线材。

另一目的在于提供一种待与标准晶片和接合技术一起使用的用于接合电子器件的体系，所述体系至少在第一接合方面显示出降低的失效率。

另一目的在于提供一种制造本发明的接合线材的方法，所述方法相比于已知方法基本上未显示出制造成本的增加。

出人意料地，已发现本发明的线材可解决至少一个上述目的。此外，已发现用于制造这样的线材的若干替代方法，其克服了制造线材的至少一个挑战。而且，发现包括本发明的线材的体系在根据本发明的线材与其它电气元件(例如，印刷电路板、垫/引脚等)之间的界面处更可靠。

通过形成分类的权利要求的主题提供解决至少一个以上目的的贡献，由此所述形成分类的独立权利要求的从属子权利要求代表本发明的优选方面，其主题同样为解决至少一个上述目的作出贡献。

本发明的第一方面是一种接合线材，其包含：

具有表面的芯，

其中所述芯包含选自铜和银的芯主要组分；和

至少部分地覆盖在所述芯的表面上的涂覆层，

其中所述涂覆层以至少10%的量包含选自钯、铂、金、铑、钌、锇和铱的涂覆组分作为组分；

其中所述涂覆层以至少10%的量包含所述芯的主要组分作为组分。

更优选的实施方案具有如下的芯主要组分和涂覆组分的组合之一：

芯主要组分        涂覆组分

Cu                        Pd

Cu                        Pt

Ag                        Au

Ag                        Pd