[发明专利]球焊用贵金属被覆铜线

说明书

本发明涉及一种球焊用贵金属被覆铜线，其特征为：线径在10μm以上25μm以下；在以铜(Cu)的纯度在98质量％以上的铜合金所构成的芯材上形成有贵金属被覆层的线材之中，该贵金属被覆层，是由“第13族‑16族的元素或氧元素之中至少1种或2种以上的含有元素微分散于其中的钯(Pd)壳化层”、以及“钯(Pd)与铜(Cu)的扩散层”所构成。本发明提供的球焊用贵金属被覆铜线，其可稳定地使钯(Pd)浓化层均匀分散于芯材的熔融铜球的整个表面，且钯(Pd)不会流入已凝固的铜球体内部，故不会形成空孔(孔洞)，而适用于量产化。

技术领域

本发明涉及一种球焊用贵金属被覆铜线，其适用于将“半导体装置中所使用的IC芯片电极”与“外部引线等基板”连接，且线径在10μm以上25μm以下的范围；特别是涉及一种在凝固球体的表面稳定形成高浓度的钯(Pd)浓化层的球焊用贵金属被覆铜线。

背景技术

一般而言，在被覆铜接合线与电极的第一接合中，是使用称之为球体接合的方式，而在被覆铜接合线与半导体用电路配线基板上的配线的第二接合中，是使用称为楔形接合的方式。该第一接合中，通过放电结球(EFO)式的放电电流，对于被覆铜接合线的前端施予电弧加热。EFO式中，一般而言，接合线的前端与放电炬的前端所形成的角度，是从线材长边方向算起60度以内。EFO式是如下：火花放电在该放电炬与线材前端之间飞散，于数百微秒左右的期间内，在接合线的前端形成熔融球体部，再将该球体部连接于电极上的铝垫。

若观察从该熔融球体的形成至凝固为止的过程，首先，从接合线的前端部开始熔融，形成小的熔融球体。熔融球体因为表面张力而自发性地成为球状。之后，小的熔融球体成长，如同线香烟火一般，在线前端形成称为焊球(FAB；free air ball)的正球体，而在熔融、凝固后球焊至铝垫。此时，一边在150-300℃的范围内对铝垫上的电极进行加热，一边施加超音波，以对FAB进行压接，因此可将接合线半球状地接合至芯片上的铝垫。

此处，FAB，是指一边对从接合工具前端延伸出来的被覆铜接合线的前端吹附氮或氮-氢等非氧化性气体或还原性气体，一边使接合线的前端火花放电，因此形成接合线前端的熔融球体。

另外，铝垫的材质，除了99.99质量％以上的纯铝(Al)以外，亦具有铝(Al)-1质量％硅(Si)合金、铝(Al)-0.5质量％铜(Cu)合金或铝(Al)-1质量％硅(Si)-0.5质量％铜(Cu)合金等。

现有技术是使用钯(Pd)被覆铜线作为接合线，以将半导体装置的IC芯片电极与外部引线连接。例如，日本实开昭60-160554号公报中，提出一种半导体用接合细线，其特征为：“在Cu或是Cu合金的芯线外围，直接或是隔着中间层设置Pd或是Pd合金的被覆层”。之后，实用的钯(Pd)被覆铜线，如日本特开2004-014884号公报(后述专利文献1)之中，开发一种接合线，其特征为：“具有芯材以及形成于芯材上的被覆层，该芯材是以显微维式硬度80Hv以下的金以外的材料所构成，该被覆层是由熔点高于芯材300℃以上，且抗氧化性比铜更优良的金属所构成”。

另外，2006年7月的SEI Technical Review杂志169号47页以下，由改森信吾等人所发表的题目为“混合接合线的开发”(下述非专利文献1)的论文中，介绍“被覆0.1μm的抗氧化性金属、且线径25μm的镀敷被覆线”。亦具有解析该芯材与被覆层的界面的专利申请案(日本特开2010-272884号公报)。

这些的钯(Pd)被覆铜线，如非专利文献1的第50页的影像5所示，是在接合线的表面分散有钯(Pd)且导线回路稳定的铜线。另外，钯(Pd)被覆铜线中，来自钯(Pd)延伸层的钯(Pd)分布于熔融球体表面。通过使该钯(Pd)存在于表面，在熔融球体与铝垫的界面产生铝(Al)与铜(Cu)的金属间化合物，该金属间化合物的成长速度也变得比金接合线的情况还慢。