无镀层钯网合金线及其制造方法技术

本发明专利技术有关于一种无镀层钯网合金线及其制造方法。该制造方法是于一银基线表面镀上5nm-120nm的钯层后，加热至600-800℃的温度，持续该温度不超过4小时，使表层钯完全热扩散至银基线晶界网格表面，由此形成含钯的晶界带。该无镀层钯网合金线是由上述方法制备得到的，也就是由银基底与含钯网格晶界带所组成。与公知的银系接合线相较下，本发明专利技术的无镀层钯网合金线具有较佳的球部硬度、颈部强度以及熔断电流密度，更具有极佳耐候性。本发明专利技术的无镀层钯网合金线无须保护气体可直接应用在LED工艺中，不仅兼顾低阻抗且可避免公知接合线于实施使用时因凝固偏析所造成的歪球，颈部强度低，甚至保存时间短等应用问题。

【技术实现步骤摘要】
无镀层钯网合金线及其制造方法
本专利技术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

技术介绍
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(signaldelaying)及串音干扰(crosstalkinterference)，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(ionmigration)，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(leafvein)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专利技术专利，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(electricframeoff，EFO)时，因表面的钯层使得成球(freeairball，FAB)的球心硬度过硬，造成焊球上方颈部的强度不足，于打线(wirebonding，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。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术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，本专利技术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℃。根据本专利技术的具体实施方式，在上述制造方法中，优选地，所述银基线的成分可包含有1-5wt.%的金元素（以所述银基线的总重量为基准）；更优选为3wt.%的金元素。由此，所制备得到的无镀层钯网合金线可以具有更佳的球部硬度与熔断电流密度。本专利技术提供的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中形成含钯晶界带；其中，使钯元素完全热扩散的温度优选为720℃；与公知接合线相较下，本专利技术由于钯粒子完全固态扩散至银基线晶界网格内，不仅能保有低电阻性，烧球后亦具有较小的球部硬度；经打线工艺后，可避免如传统常发生于颈部断裂问题，进而导致接合界面剥离的问题发生，且导线内的电子可顺利通过钯网晶界而通过银晶粒直接传输，因而具有较低的电阻率，相较非纯银线具有较大的熔断电流密度；同时，本专利技术的无镀层钯网合金线可避免传统的接合银线易氧化的缺失，于大气洁净环境中其抗氧化性亦达21天以上；再者，无镀层钯网合金线在无保护气体的环境下，其实验结果证实仍具良好的成球性，不仅可减少封装制造成本，且亦无须顾及保护气体的流量控制，降低工艺上会影响质量的因素。本专利技术还提供上述无镀层钯网合金线的制造方法所制备得到的无镀层钯网合金线。本专利技术的无镀层钯网合金线由银基底与含钯网格晶界带所组成。本专利技术的无镀层钯网合金线不仅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和降低线材冶金偏析，亦具有较佳的熔断电流密度与抗氧化功效。附图说明图1为实施例1的无镀层钯网合金线热处理后钯元素完全扩散至银基线晶界网格内的显微镜组织图。图2为实施例2的无镀层钯网合金线热处理后钯元素完全扩散至银基线晶界网格内的显微镜组织图。具体实施方式本专利技术的目的及其结构功能上的优点，将依据以下附图，配合具体实施例予以说明，以对本专利技术有更深入且具体的了解。首先，本专利技术的无镀层钯网合金线适用于IC封装、LED封装等的电子工业零件的封装导线；其具体实施例1的制造方法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，持续该温度至多4小时，使钯元素完全热扩散至银基线晶界网格内，由此形成含钯的晶界带，使得本专利技术的无镀层钯网合金线由银基底与含钯网格晶界带所组成，与公知银系接合线相较下，具有较佳的球部硬度、颈部强度以及熔断电流密度，更具有极佳耐候性；请参阅图1所示，其为本专利技术实施例1的无镀层钯网合金线其钯元素完全热扩散至银基线晶界网格中的显微镜组织图；其中，优选的加热温度为720℃；请参阅表1所示，其是于银基线(18μm)表面镀上厚度分别为5nm、60nm、120nm以及140nm的钯层，加热至720℃时，持续30分、1小时、2小时、3小时以及4小时后，于银基线表面量测钯层残留厚度的实验数据；可清楚得知，厚度为5nm-120nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，由此形成含钯的晶界带。

【技术特征摘要】
1.一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，由此形成含钯的晶界带。2.如权利要求1所述的无镀层钯网合金线的制造方法，其中，所述银基线的成分包含有1-5wt％的金元素。3.如权利要求2所述的无镀层钯网合金线的制造方法，其中，所述银基线的成分包含有3wt％的金元素。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕传盛，洪飞义，
申请(专利权)人：吕传盛，洪飞义，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71