耐腐蚀及耐湿性的基于铜的含镍接合线制造技术

一种包括芯的线，所述芯包括以下各项或由以下各项组成：(a)镍，其量处于从0.005wt.‑％到5wt.‑％的范围中，(b)任选地，银，其量处于从0.005wt.‑％到1wt.‑％的范围中，c)铜，其量处于从94wt.‑％到99.98wt.‑％的范围中，及(d)0wt.‑ppm到100wt.‑ppm的其它组分，其中以wt.‑％及wt.‑ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，其中所述芯具有处于从1.5μm到30μm的范围中的平均晶粒大小，所述平均大小是根据线截取方法而确定，其中所述线具有处于从8μm到80μm的范围中的平均直径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐腐蚀及耐湿性的基于铜的含镍接合线本专利技术涉及一种包括铜芯、粗度为8μm到80μm的线，所述铜芯包括：铜；镍，其量处于从0.005wt.-％(重量-％、重量％)到5wt.-％的范围中；及任选地，银，其量处于从0.005wt.-％到1wt.-％的范围中，其中以wt.-％计的所有量均基于所述芯的总重量；其中所述铜芯具有处于从1.5μm到30μm的范围中的平均晶粒大小。本专利技术进一步涉及一种用于制造此种线的方法。接合线在电子应用及微电子应用中的使用是众所周知的当前技术水平。尽管在开始接合线是由金制成，但当今使用较不昂贵的材料，例如铜。尽管铜线提供非常良好的导电性及导热性，但铜线接合仍具有挑战。此外，铜线易于受到腐蚀及氧化。就线几何形状来说，最常用者是具有圆形横截面的接合线及具有大致矩形横截面的接合带。两种类型的线几何形状均具有使其可用于特定应用的优点。一些最新研发针对于具有铜芯的接合线。作为芯材料，因高导电性而选择铜。已寻找铜材料的不同掺杂剂以使接合性质优化。举例来说，US7,952,028B2描述若干具有大量不同掺杂剂及浓度的基于铜的不同测试线。然而，就接合线本身及接合工艺来说，持续需要进一步改进接合线技术。因此，本专利技术的目标是提供改进的接合线。本专利技术的另一目标是提供就针脚式接合来说展现极佳可接合性的接合线。本专利技术的另一目标是提供具有改进的可靠性以及改进的耐腐蚀性及耐湿性的接合线。本专利技术的另一目标是提供就球接合来说展现改进的可靠性及可接合性的接合线。本专利技术的另一目标是提供就球楔接合来说展现改进的经接合球圆度及同心度的接合线。已发现本专利技术的线至少解决改进耐腐蚀性及耐湿性的目标。此外，已找到用于制造这些线的方法。类别形成技术方案的标的物促成了上述目标的解决方案。类别形成技术方案的附属子技术方案代表本专利技术的优选实施例，所述附属子技术方案的标的物也促进解决上文所提及的目标。本专利技术的第一方面是一种包括芯的线，所述芯包括以下各项或由以下各项组成(a)镍，其量处于从0.005wt.-％到5wt.-％、优选地0.1wt.-％到0.6wt.-％或甚至0.45wt.-％到0.55wt.-％的范围中，(b)任选地，银，其量处于从0.005wt.-％到1wt.-％、优选地0.1wt.-％到0.6wt.-％或甚至0.45wt.-％到0.55wt.-％的范围中，(c)铜，其量处于从94wt.-％到99.98wt.-％、优选地98.5wt.-％到99.6wt.-％或甚至99.4wt.-％到99.6wt.-％的范围中，及(d)0wt.-ppm(重量-ppm、重量ppm)到100wt.-ppm的其它组分，其中以wt.-％及wt.-ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，其中所述芯具有处于从1.5μm到30μm的范围中的平均晶粒大小，所述平均大小是根据线截取方法而确定，其中所述线具有处于从8μm到80μm或甚至12μm到55μm的范围中的平均直径。所述线优选地是用于微电子装置中的接合的接合线。所述线优选地是一体式物件。已知且出现了众多适用于本专利技术的线的形状。在横截面图中，优选形状是圆形、椭圆形及矩形形状。平均直径是通过“大小测定方法”来获得。根据此种方法，确定所界定长度的线的物理重量。基于此重量，使用线材料的密度(铜的密度：ρCu＝8.92g/cm3)来计算线的直径。将平均直径作为在五次切割特定线时所得的五个测量值的算术平均值来计算。对于本专利技术来说，术语“接合线”包括所有形状的横截面及所有常用线直径，但具有圆形横截面及细直径的接合线是优选的。用于确定平均晶粒大小的线截取方法是标准金相实践。此处，垂直于线的方向对线进行切割，且蚀刻由此产生的横截面。在本专利技术上下文中，晶粒的大小被界定为可通过晶粒的所有直线部分中的最长者。平均晶粒大小是芯/块体材料中的至少七个晶粒测量值的算术平均值。测试是根据ASTME112-96标准(第16.3章，第13页)来执行。如已提及，线芯包括(a)0.005wt.-％到5wt.-％的镍及(c)94wt.-％到99.98wt.-％的铜。线芯可或可不包括组分(b)，即银。如果线芯包括银，那么银的量处于从0.005wt.-％到1wt.-％的范围中。本专利技术的线芯包括(d)0wt.-ppm到100wt.-ppm的其它组分。这些其它组分的低量确保线性质的良好再现性。在本专利技术上下文中，所述其它组分(常常也称作“不可避免的杂质”)是源自用于或来自线制造工艺的原始材料中存在的杂质的微量化学元素及/或化合物。此些其它组分的实例是：Mn、Pt、Cr、Ca、Ce、Mg、La、Al、B、Zr、Ti、S、Fe。换句话说，所述芯包括以下各项或由以下各项组成(a)镍，其量处于从0.005wt.-％到5wt.-％、优选地0.1wt.-％到0.6wt.-％或甚至0.45wt.-％到0.55wt.-％的范围中，(b)银，其量处于从0.005wt.-％到1wt.-％、优选地0.1wt.-％到0.6wt.-％或甚至0.45wt.-％到0.55wt.-％的范围中，(c)铜，其量处于从94wt.-％到99.98wt.-％、优选地98.5wt.-％到99.6wt.-％或甚至99.4wt.-％到99.6wt.-％的范围中，及(d)0wt.-ppm到100wt.-ppm的其它组分，或(a)镍，其量处于从0.005wt.-％到5wt.-％、优选地0.1wt.-％到0.6wt.-％或甚至0.45wt.-％到0.55wt.-％的范围中，(b)无银，(c)铜，其量处于从94wt.-％到99.98wt.-％、优选地98.5wt.-％到99.6wt.-％或甚至99.4wt.-％到99.6wt.-％的范围中，及(d)0wt.-ppm到100wt.-ppm的其它组分，其中以wt.-％及wt.-ppm计的所有量均基于芯的总重量。根据上述，本专利技术的实施例是一种包括以下各项的线：(a)镍，(b)任选地，银；及(c)铜，如上文所揭示。芯中存在的其它组分通常并非是单独添加的。其它组分的存在源自镍、银及铜中的一或多者中存在的杂质。在一实施例中，本专利技术的线芯包括少于以下量的其它组分：(i)Mn，其<15wt.-ppm；(ii)Pt、Cr、Ca、Ce、Mg、La、Al、B、Zr、Ti中的任一者，其各自<2wt.-ppm；(iii)S、Fe中的任一者，其各自<10wt.-ppm。形成芯的材料更优选地满足上述限值中的至少两者，形成芯的材料最优选地满足所有限值。在一实施例中，线芯包括元素磷作为掺杂剂，基于芯的总重量，所述元素磷的量处于从40wt.-ppm到80wt.-ppm的范围中。在本专利技术上下文中，线芯被界定为块体材料的同质区域。因任一块体材料始终具有可在一定程度上展现不同性质的表面区域，故线芯的性质应理解为块体材料的同质区域的性质。块体材料区域的表面可在形态、组成(例如，氧含量)及其它特征方面有所不同。所述表面可为线芯的外表面。在替代方案中，其可为线芯与叠置于线芯上的涂层之间的界面区域。在本专利技术的上下文中，术语“叠置”用于描述第一物项(例如，铜芯)相对于第二物项(例如，涂层)的相对位置。“叠置”表征，其它物项(例如中间层)可(但无需)布置于第一物项与第二物项之间。优选地，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括芯的线，所述芯包括以下各项或由以下各项组成(a)镍，其量处于从0.005wt.‑％到5wt.‑％的范围中，(b)任选地，银，其量处于从0.005wt.‑％到1wt.‑％的范围中，(c)铜，其量处于从94wt.‑％到99.98wt.‑％的范围中，及(d)0wt.‑ppm到100wt.‑ppm的其它组分，其中以wt.‑％及wt.‑ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，其中所述芯具有处于从1.5μm到30μm的范围中的平均晶粒大小，所述平均大小是根据线截取方法而确定，其中所述线具有处于从8μm到80μm的范围中的平均直径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 SG 10201408586X1.一种包括芯的线，所述芯包括以下各项或由以下各项组成(a)镍，其量处于从0.005wt.-％到5wt.-％的范围中，(b)任选地，银，其量处于从0.005wt.-％到1wt.-％的范围中，(c)铜，其量处于从94wt.-％到99.98wt.-％的范围中，及(d)0wt.-ppm到100wt.-ppm的其它组分，其中以wt.-％及wt.-ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，其中所述芯具有处于从1.5μm到30μm的范围中的平均晶粒大小，所述平均大小是根据线截取方法而确定，其中所述线具有处于从8μm到80μm的范围中的平均直径。2.根据权利要求1所述的线，其中所述平均直径处于从12μm到55μm的范围中。3.根据权利要求1或2所述的线，其中所述芯具有是外表面的表面，或其中涂层叠置于所述芯的所述表面上。4.根据权利要求3所述的线，其中相对于所述芯的总质量，所述涂层的质量不大于2.5wt.-％。5.根据权利要求3或4所述的线，其中所述涂层是钯、铂或银的单层或者若干个经叠置邻近层的多层，每一层均是由选自由钯、铂及银组成的群组的一种元素制成。6.根据权利要求3、4或5所述的线，其中另一涂层叠置于所述涂层上。7.根据权利要求6所述的线，其中所述另一涂层是金层。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线，其中所述线芯包括元素磷作为掺杂剂，基于所述芯的所述总重量，所述元素磷的量处于从40wt.-ppm到80wt.-ppm的范围中。9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线，其中所述芯的直径与所述芯中的所述平均晶粒大小之间的比率处于从2到14的范围中。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖金枝，张兮，M·萨兰加帕尼，S·毕诺巴吉，T·E·富由·富由，卓志伟，
申请(专利权)人：贺利氏材料新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG