经涂覆的线材制造技术

本发明专利技术涉及一种包含具有表面的线芯的线材，所述线芯具有叠加在其表面上的涂层，其中所述线芯本身由以下组成：(a)0.1wt.‑％到0.3wt.‑％的量的银，(b)99.64wt.‑％到99.9wt.‑％范围内的量的铜，(c)0wt.‑ppm到100wt.‑ppm范围内的量的磷，和(d)0wt.‑ppm到500wt.‑ppm范围内的量的其它组分(除银、铜及磷以外的组分)，其中任何其它组分的单独量小于30wt.‑ppm，其中以wt.‑％及wt.‑ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，并且其中所述涂层是包含内部钯层及邻接的外部金层的双层，其中所述内部钯层的重量相对于所述线芯的重量在1.5wt.‑％到2.5wt.‑％范围内，并且其中所述外部金层的重量相对于所述线芯的重量在0.09wt.‑％到0.18wt.‑％范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经涂覆的线材本专利技术涉及一种经涂覆的线材，其包含基于铜的芯及叠加在芯表面上的涂层。本专利技术进一步涉及制造此经涂覆的线材的方法。键合线在电子及微电子应用中的用途是众所周知的现有技术。尽管一开始键合线是由金制作，但现今使用较便宜材料，例如铜、铜合金、银及银合金。此类线材可具有金属涂层。关于线材的几何形状，最常用的是圆形横截面的键合线及具有大致上矩形横截面的键合带。两种类型的线材几何形状均具有使其可用于特定应用的优点。本专利技术的目标是提供适用于线键合应用的经涂覆的铜合金线材，所述线材特别是在无空气球(FAB)的形态、耐腐蚀性、OCB(偏心球)、第二键合窗方面经改良，而且展现总体均衡的性质范围，这些性质与线材和其键合应用相关，包括(例如)涂覆材料在FAB上的分布等。通过类别形成权利要求(category-formingclaim)的主题来对此目标的解决方案作出贡献。类别形成权利要求的从属权利要求代表本专利技术的优选实施例，这些从属权利要求的主题也对解决上文所提及的目标作出贡献。在第一方面中，本专利技术涉及线材，其包含具有表面的线芯(在下文中也简称为“芯”)，所述线芯具有叠加在其表面上的涂层，其中线芯本身由以下组成：(a)0.1wt.-％到0.3wt.-％(重量-％、以重量计的％)、优选0.2wt.-％的量的银，(b)在99.64wt.-％到99.9wt.-％、优选99.7wt.-％到99.9wt.-％或甚至更优选99.75wt.-％到99.85wt.-％范围内的量的铜，(c)在0wt.-ppm到100wt.-ppm(重量-ppm、以重量计的ppm)、优选50wt.-ppm到100wt.-ppm、更优选70wt.-ppm到80wt.-ppm、特别是75wt.-ppm范围内的量的磷，和(d)在0wt.-ppm到500wt.-ppm、优选0wt.-ppm到100wt.-ppm范围内的量的其它组分(除银、铜及磷以外的组分)，其中任何其它组分的单独量小于30wt.-ppm，其中以wt.-％及wt.-ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，并且其中所述涂层是包含内部钯层(基底层)和邻接的外部金层(顶部层)的双层，其中所述内部钯层的重量相对于所述线芯的重量在1.5wt.-％到2.5wt.-％范围内，并且其中所述外部金层的重量相对于所述线芯的重量在0.09wt.-％到0.18wt.-％范围内。下表编制线芯组成的一些优选实施例：铜(wt.-％)银(wt.-％)磷(wt.-ppm)其它组分(wt.-ppm)总计(wt.-％)99.64-99.8950.1-0.350-1000-500100.0099.68-99.8950.1-0.350-1000-100100.0099.642-99.8930.1-0.370-800-500100.0099.682-99.8930.1-0.370-800-100100.0099.74-99.7950.250-1000-500100.0099.78-99.7950.250-1000-100100.0099.742-99.7930.270-800-500100.0099.782-99.7930.270-800-100100.00本专利技术的线材优选地是在微电子中用于键合的键合线。其优选是单件式物体。众多形状是已知的并且显示出适用于本专利技术的线材。在横截面中，优选形状是圆形、椭圆形和矩形形状。对于本专利技术，术语“键合线”包含所有形状的横截面和所有常见的线直径，但具有圆形横截面及细直径的键合线是优选的。平均横截面在(例如)50μm2到5024μm2或优选113μm2到2375μm2范围内；相应地在优选圆形横截面的情形中，平均直径在(例如)8μm至80μm或优选12μm到55μm范围内。线材或线芯的平均直径，或简单地说直径，可通过“定尺寸方法”获得。根据此方法，测定限定长度的线材的物理重量。基于此重量，使用线材料的密度来计算线材或线芯的直径。直径按照对特定线材的五次切割的五个测量值的算术平均值计算。与上文所提及者一致，线芯以上文所揭示的比率包含(a)银、(b)铜及(c)磷。然而，本专利技术经涂覆的线材的银合金铜芯可包含总量为0wt.-ppm到500wt.-ppm、优选0wt.-ppm到100wt.-ppm的(d)其它组分。在本专利技术上下文中，其它组分，通常也称作“不可避免的杂质”，是少量的化学元素和/或化合物，其源自所用原材料中存在的杂质或线材制造工艺，即(d)型其它组分的存在可(例如)源自银和/或铜中存在的杂质。此类其它组分的实例是：Au、Ni、Pd、Pt、Fe、Si、Mn、Cr、Ce、Mg、La、Al、B、Zr、Ti、S等。其它组分(d)的0wt.-ppm到500wt.-ppm或甚至0wt.-ppm到100wt.-ppm的低总量确保线材性质的良好再现性。芯中存在的其它组分(d)通常并非单独添加。每一单独其它组分的量是基于线芯总重量小于30wt.-ppm。线芯是体块材料的均质区域。由于任一体块材料始终具有可能在某种程度上展现不同性质的表面区域，因此线芯的性质应理解为体块材料的均质区域的性质。体块材料区域的表面可在形态、组成(例如硫、氯和/或氧含量)及其它特征方面有所不同。表面是线芯与叠加在线芯上的涂层之间的界面区域。通常，涂层完全叠加在线芯的表面上。在线芯与叠加在其上的涂层之间的线区域中，可存在芯及涂层二者的材料组合。叠加在线材表面上的涂层是双层，包含内部钯层和邻接的外部金层。内部钯层的重量相对于线芯的重量在1.5wt.-％到2.5wt.-％的范围内，并且外部金层的重量相对于线芯的重量在0.09wt.-％到0.18wt.-％的范围内。内部钯层以及外部金层二者均为薄层。在此上下文中，术语“薄”、“厚”或“涂层厚度”意指涂层在垂直于芯纵轴方向上的大小。对于平均横截面在上文所提及的50μm2到5024μm2例示性范围内的线材或对于平均直径在上文所提及的8μm到80μm例示性范围内的圆形线来说，内部钯层的厚度可在(例如)20nm到350nm、优选30nm到340nm的范围内并且外部金层的厚度可在(例如)1nm到25nm、优选2nm到20nm的范围内。在直径为18μm的圆形线的例示性实施例中，内部钯层的厚度可在(例如)60nm到90nm的范围内并且外部金层的厚度可在(例如)1nm到10nm、优选2nm到6nm的范围内。关于所述双层的组成，其内层的钯含量基于内涂层总重量为例如至少50wt.-％、优选至少95wt.-％。特别优选地，内涂层由纯钯组成。纯钯通常具有基于内涂层总重量小于1wt.-％的其它组分(除钯以外的组分)。邻接的外部金层的金含量基于外涂层的总重量为例如至少50wt.-％、优选至少95wt.-％。特别优选地，外涂层由纯金组成。纯金通常具有基于外涂层总重量小于1wt.-％的其它组分(除金以外的组分)。在实施例中，本专利技术线芯的特征至少在于以下固有性质(i)到(iii)中的一种(参见如下文所述的“测试方法A”)：(i)在纵向方向(线芯的纵向方向)上测量，平均线粒度(平均粒度)在3μm到6μm的范围内，(ii)在纵向方向上测量的平均粒度与所述线芯直径的比率在0.05到0.25、优选0.1到0.20的范围内，(iii)在纵向方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含具有表面的线芯的线材，所述线芯具有叠加在其表面上的涂层，其中所述线芯本身由以下组成：(a)0.1wt.‑％到0.3wt.‑％的量的银，(b)99.64wt.‑％到99.9wt.‑％范围内的量的铜，(c)0wt.‑ppm到100wt.‑ppm范围内的量的磷，和(d)0wt.‑ppm到500wt.‑ppm范围内的量的其它组分(除银、铜及磷以外的组分)，其中任何其它组分的单独量小于30wt.‑ppm，其中以wt.‑％及wt.‑ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，并且其中所述涂层是包含内部钯层及邻接的外部金层的双层，其中所述内部钯层的重量相对于所述线芯的重量在1.5wt.‑％到2.5wt.‑％范围内，并且其中所述外部金层的重量相对于所述线芯的重量在0.09wt.‑％到0.18wt.‑％范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.15 SG 10201600329S1.一种包含具有表面的线芯的线材，所述线芯具有叠加在其表面上的涂层，其中所述线芯本身由以下组成：(a)0.1wt.-％到0.3wt.-％的量的银，(b)99.64wt.-％到99.9wt.-％范围内的量的铜，(c)0wt.-ppm到100wt.-ppm范围内的量的磷，和(d)0wt.-ppm到500wt.-ppm范围内的量的其它组分(除银、铜及磷以外的组分)，其中任何其它组分的单独量小于30wt.-ppm，其中以wt.-％及wt.-ppm计的所有量均基于所述芯的总重量，并且其中所述涂层是包含内部钯层及邻接的外部金层的双层，其中所述内部钯层的重量相对于所述线芯的重量在1.5wt.-％到2.5wt.-％范围内，并且其中所述外部金层的重量相对于所述线芯的重量在0.09wt.-％到0.18wt.-％范围内。2.根据权利要求1所述的线材，其中银的量是0.2wt.-％。3.根据权利要求1或2所述的线材，其中磷的量是50wt.-ppm到100wt.-ppm或70wt.-ppm到80wt.-ppm。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线材，其中其它组分的量是0wt.-ppm到100wt.-ppm。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线材，其具有在50μm2到5024μm2范围内的平均横截面。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线材，其具有平均直径在8μm到80μm范围内的圆形横截面。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的线材，其中所述线芯的特征至少在于以下固有性质中的一种：(i)在纵向方向上测量的平均线粒度在3μm到6μm范围内，(ii)在纵向方向上测量的平均粒度与所述线芯的直径的比率在0.05到0.25、优选0.1到0.20范围内，(iii)在纵向方向上测量，平均粒度标准差(RS...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖金枝，张兮，A·D·巴亚拉斯，S·毕诺巴吉，林仪雯，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