[发明专利]高速信号线用接合线

说明书

技术领域

本发明是关于一种将半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极连接的高速信号线用接合线；特别是关于一种使用1～15千兆赫频率的高速信号线用接合线。

背景技术

近年来，随着半导体装置的制造技术的发展，将使用超过数千兆赫频带的超高频的高速信号线用的半导体集成电路装置安装到手机等情形也逐渐增加。以往一般是使用纯度99.99质量%以上的高纯度金接合线于高频传送。但若于数千兆至数十千兆赫的频带中使用一般的接合线以进行使用超高频的高速信号线的半导体元件与配线电极等的连接，则因超高频信号会于接合线的表皮层传递，而导致高频电阻因超高频信号变得更大。因此，使用高纯度金接合线，是使接收感度及传送输出等降低的原因。

因此，相对于比电阻值为2.4μΩcm的高纯度金(Au)，已有对于比电阻值为1.6μΩcm的纯度99.99%的高纯度银(Ag)等的线材所进行的研究。然而，在溶解·铸造后洗净，再经连续拉线来制作接合线的过程中，用大量的高纯度银(Ag)则过于柔软。此外，银(Ag)在大气中硫化亦会在接合线的表皮层形成硫化银(Ag₂S)膜。因此，纯银接合线并不直接使用于在数微米的表皮层传递的高频传送，如日本特开2003-59963号公报(下述专利文献1)所公开，只是对纯银接合线进行纯金电镀而将其实用化。如此，于纯银接合线的情况中，在作为使用超高频的高速信号线使用之前，在为了用于球焊而形成熔融焊球时，因为坚固的硫化银(Ag₂S)会使熔融焊球变硬，故无法形成稳定的熔融焊球。

另一方面，以避免使导电性高的银(Ag)的比电阻下降至如同现在广泛使用的纯度99%的金(Au)线的3.1μΩcm以下为目的，已有开发出一种Ag-Au二元系合金的接合线，其是将10000～55000质量ppm的金(Au)添加到银(Ag)中，再添加1～100质量ppm的铋(Bi)所形成；此外更有开发出一种Ag-Au-Pd三元系合金的接合线，其是将20000质量ppm以下的钯(Pd)添加到该线材中所形成(日本特开2012-49198号公报(下述专利文献2))。此处，使钯(Pd)的添加量为20000质量ppm以下，是因为“若添加超过20000质量ppm，则焊球的硬度变高，而在球焊时发生焊垫破损(参照同公报【0021】段落)”。

此外，还公开了一种球焊用接合线，其特征为：含有选自钙(Ca)、铜(Cu)、钆(Gd)、钐(Sm)中两种以上的元素共5～500重量ppm，并含有选自钯(Pd)、金(Au)中一种以上的元素共0.5～5.0重量%，此外是由银(Ag)及不可避免的杂质所构成(日本特开2012-151350号公报(下述专利文献3))。然而，该接合线是借由球焊法将作为半导体元件的被覆有Ni/Pd/Au的电极与电路配线基板的导体配线连接的接合用线材(W)，并非是将铝(Al)合金(Al-Si-Cu等)焊垫电极接合。因为“铝(Al)与银(Ag)的接合处易腐蚀”(参照同公报【0015】段落)。

专利文献1：日本特开2003-59963号公报；

专利文献2：日本特开2012-49198号公报；

专利文献3：日本特开2012-151350号公报。

发明内容

发明所要解决的问题本发明的目的在于提供一种Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金的高速信号线用接合线，其利用接合性能良好的Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金的组成，并使接合线的表面重新偏析出高浓度的纯银层，借此可于该最外层形成厚度均匀的高浓度纯银层而传送稳定的数千兆赫频带等的超高频信号。

解决问题的手段用于解决本发明的问题的高速信号线用接合线之一是含有微量添加元素的Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，其用于使半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极相连接；该接合线为三元合金，该三元合金中，含有0.8～2.5质量%的钯(Pd)、0.1～0.7质量%的铂(Pt)，而剩余部分是由纯度99.99质量%以上的银(Ag)所构成；该接合线的剖面是由表皮膜与芯材所构成，该表皮膜是由连续铸造的外皮层、及表面偏析层所构成，而该表面偏析层形成于该外皮层上，是由含银(Ag)量比芯材更多的合金所构成。